Реферат по предмету Физические основы электроники. Тема Светоизлучающие диоды . Студент Шифман. Преподаватель Болтаев.Группа Р-116А г. Екатеринбург 2001. ОглавлениеЦель работы 3 Введение 3 Физические основы работы светоизлучающих диодов 4 Инжекция неосновных носителей тока 4 Вывод света из полупроводника 7 Основные полупроводниковые материалы, используемые в производстве светоизлучающих диодов 10 Арсенид галлия 10 Фосфид галлия 11 Светоизлучающиие диоды 12 Области применения и требования к приборам 12 Светоизлучающий кристалл 13 Устройство светоизлучающих диодов 15 Светоизлучающие диоды с управляемым цветом свечения 17 Электролюминесцентные лампы 20 Индикаторы состояния 20 Индикаторы на светодиодах 23 Список использованной литературы 26 Цель работы Полупроводниковые светоизлучающие диоды - новый класс твердотельных приборов, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в световую.
В основе действия-инжекционная электролюминесценция, эффективная в соединениях типа АIIIВV. Огромный интерес, проявляемый к светоизлучающим диодам специалистами в области радиоэлектроники, отображения информации, оптоэлектроники, обусловлен их замечательными характеристиками высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую, высоким быстродействием, малым потреблением энергии, надежностью, большим сроком службы, высокой устойчивостью к механическим и климатическим воздействиям.
Цель реферата узнать о современных достижениях в области создания излучающих структур на основе соединений типа АIIIВV и приборов на их основе ознакомиться с устройством светоизлучающих диодов, знаковых индикаторов, излучающих диодов инфракрасного диапазона рассмотреть основные области применения полупроводниковых светоизлучающих приборов Введение Свет играет исключительно важную роль в жизни и производственной деятельности человека.
Поэтому постоянно актуальна проблема создания высокоэффективных и надежных источников света.
Полупроводниковая электроника до недавнего време-ни могла решать задачи преобразования электрические сигналов в электрические диоды, транзисторы, тиристоры и т. п. и оптических сигналов в электрические фотодиоды, фототранзисторы и т. п В последние годы в результате синтеза и исследования новых полупроодниковых соединений типа AIIIBV была решена задача преобразования электрических сигналов в оптиеские и созданы новые источники света - полупроводниковые светоизлучающие диоды, действующие на основе излучательной рекомбинации инжектированных р-n-переходом носителей.
Современные полупроводниковые светоизлучающие диоды характеризуются высокими техническими характеристиками высокой яркостью тысячи кандел на квадратный метр и высокой эффективностью преобраования электрической энергии в световую до единиц люмен на ватт высоким внешним квантовым выходом излучения до 45 в инфракрасном диапазоне совместимостью по входным параметрам с транзисторными микросхемами, а по спектру излучения диодов инфракрасного диапазона - с фотоприемниками на основе кремния высоким быстродействием до единиц наносекунд надежностью и большим сроком службы до сотен тысяч часов. Вследствие этого они имеют обширные и многообразные области применения.
Более 100 лет прошло с момента создания лампы накаливания, получившей чрезвычайно широкое распротранение.
В настоящее время светоизлучающие диоды вытесняют лампы накаливания в таких областях, как визуальная индикация и подсветка в устройствах отображения информации. Светоизлучающие диоды широко применяются также для внутрисхемной и панельной индикации состояния электронных схем, в системах записи информации на фотопленку, в фотоэлектрических устройствах, в измерительной технике для создания бесстрелочных шкал и т. п. Созданные на основе светоизлучающих р-n-переходов многоэлементные знаковые индикаторы широко используются в быстродействующих системах отображения информации, в вычислительной технике, автоматке, радиоэлектронике и позволяют вывести цифро-буквенную и графическую информацию.
Диоды, излучающие в инфракрасной области спектра ИК диоды, положили начало развитию новой области электроники - твердотельной оптоэлектроники. Они широко применяются в оптронах различного типа в позиционно-чувствительных фотоэлектрических устройствах, в устройствах автоматического управления, в устройствах ввода - вывода данных вычислительной техники, в системах оптической связи и т. п. Создание светоизлучающих диодов со столь высокими техническими характеристиками и разнообразного назначения стало возможным в результате взаимосвязанного развития физических исследований, материаловедения соединений AIIIBV и полупроводниковой технологии.
Синтез полупроводниковых соединений, изучение их физико-химических свойств, в том числе механизмов излучательной рекомбинации в связи со структурой зон и легированием, позволили осуществить выбор основных материалов для создания излучающих диодов различного назначения.
Разработка новых эпитаксиальных методов выращивания слоев бинарных соединений и многокомпонентных твердых растворов, а также гомо- и гетеропереходов на их основе, позволила оптимизировать устройство приборов и повысить их эффективность. Получение объемных монокристаллов соединений позволило разработать высокопроизводительную технологию производства приборов.
На основе успешных физических и технологических исследований, а также конструкторских разработок в настоящее время в СССР и за рубежом создана мощная промышленность по производству полупроводниковых соединений типа АIIIВV эпитаксиальных структур и светоизлучающих приборов на их основе.
Физические основы работы светоизлучающих диодов
Инжекция неосновных носителей тока. Когда в полупроводнике создается р-n-переход, то носители в его окрест... 5 Особенность решения вопросов инжекции при конструировании светоизлуч... п. В этом случае инжекция носителей в обе области должна носить дозирован...
4. Уменьшение площади омических контактов, в связи с этим, способствует у... Отраженные внутрь кристалла фотоны будут совершать многократные проход... 6. Если самопоглощение излучения в активной области велико, то угловое ра...
Арсенид галлия. Полупроводниковые светоизлучающие диоды изготавливают в настоящее врем... В данной главе будут кратко рассмотрены основные электрофизические сво... Однако эти ожидания не оправдались, так как время жизни носителей в Ga... Монокристаллы n-типа легируются Те, Sn или ничем не легируются, монокр...
Поэтому монокристаллы GaP не обладают пригодной для практики люминесце... Монокристаллы n-типа легируются Те или S или ничем не легируются, моно... GaP, так же как и GaAs, кристаллизуется в структуре цинковой обманки с... . Промышленное получение монокристаллического GaP осуществляется в две с...
Светоизлучающиие диоды
К ним предъявляют требования миниатюрности и наличия выводов, пригодны... п. Области применения и требования к приборам. При рассмотрении применения светоизлучающих диодов в качестве сигнальн... При этом допустимо сужение диаграммы направленности излучения до 5-25 .
Для изготовления светоизлучающих кристаллов используют эпитаксиальные ... Это вызывается следующими обстоятельствами высокой стоимостью и дефици... Ограничивающие факторы в уменьшении размера кристалла возрастающие тру... В последнее время изготавливают также кристаллы с мезаструктурой на ос... Следует отметить, что из структур с прозрачной подложкой например, из ...
Кристаллодержатель светоизлучающего диода содержит, как правило, посад... В качестве материала для полимерной герметизации светоизлучающих диодо... Введение красителей способствует повышению контрастности свечения за с... Физико-механические характеристики компаунда позволяют получать диоды ... Наполнитель позволяет увеличить размер светящегося пятна и расширить д...
Светоизлучающие диоды с управляемым цветом свечения. Для обычных светодиодов характерны спонтанное излучение, складывающеес... Поэтому объем зоны, где происходит излучательная рекомбинация, в полуп... Отношение высоты полимерной линзы S к радиусу сферы R выбрано равным 1... Зависимость силы света от тока для зеленого цвета свечения сверхлинейн...
. Встроенные рефлекторы и пластмассовые линзы обеспечивают желаемое угло... Рассмотрим схемы некоторых наиболее широко используемых конструкций ла... Практически наилучшее приближение к этому условию обеспечивает ряд лег... В этом случае светодиод может быть либо герметически закрыт крышкой с ...
чтобы был обеспечен световой комфорт, Точные условия светового комфорт... Обычно размеры полупроводникового кристалла выбирают как можно малыми ... Кроме отсутствия блеска что будет рассмотрено при обсуждении цифровых ... Если имеются образцы светофильтров, то проще всего измерить эти величи... Оптимальный фильтр всегда представляет собой компромисс между яркостью...
Наиболее распространенными областями применения малогабаритных индикат... Наиболее распространенные форматы буквенно-цифровых индикаторов на осн... Семиэлемептные индикаторы или матрицы из 3 X 5 точек обычно применяютс... Цифры, образованные относительно широкими штр.. Индикаторы на светодиодах.