Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Интересное:
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2018-01-05 | 332 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Если в образце создан p-n-переход, т.е. граница между областями с дырочной (p-) и электронной (n-) проводимостью, то в отсутствие напряжения смещения (U=0) уровень Ферми одинаков во всём переходе (ЕФn=ЕФp). При положительной полярности внешнего источника тока на контакте к p-области (и отрицательной – на контакте к n-области) уровни Ферми смещаются на величину eU=ЕФn-ЕФp, потенциальный барьер в p-n-переходе понижается и электроны из n-области инжектируют в p-область, а дырки – из p-области в n-область.
Инжектированные электроны и дырки рекомбинируют, передавая свою потенциальную энергию либо квантам света hν (излучательная рекомбинация), либо, через дефекты и примеси – тепловым колебаниям решётки (безызлучательная рекомбинация):
Рисунок 4.2 – Зонная диаграмма уровней энергии электронов обычного (гомогенного) p-n-перехода при прямом смещении U
Излучение обусловлено рекомбинацией избыточных носителей и сосредоточено, в основном, в p-n-переходе.
Высвобождающаяся при излучательной рекомбинации энергия Ез приводит к рождению фотона. Длина волны, соответствующая этому фотону, определяется соотношением
где c – скорость света, h – постоянная Планка, Ез[эВ]=Еп-Ев – ширина запрещённой зоны.
Для обеспечения генерации излучения в требуемом спектральном диапазоне длин волн необходимо подбирать материалы с соответствующей шириной запрещённой зоны Ез. Т.к. основа - межзонная излучательная рекомбинация, то необходимая ширина запрещённой зоны полупроводников, взятая из энергии фотонов видимого диапазона должна быть 1,8эВ ≤ (Ез=hν) ≤ 3,2 эВ.
4.3 Упрощённая зонная диаграмма уровней энергии электронов двойной гетероструктуры при прямом смещении U.
|
Интенсивность излучения связана с величинами концентраций носителей в p-n-переходе и увеличивается при их одновременном росте. Это достигается за счёт увеличения тока, протекающего через переход - тока инжекции (IИ). Т.е., энергия внешнего источника, преобразуется в энергию излучаемых фотонов.
Для оптимизации процесса генерации в источниках, при изготовлении переходов добиваются, чтобы концентрация основных носителей в одном из полупроводников была бы много выше, чем в другом. Типичные значения величин:
т.е., разница в величинах Nn и Np велика. Значит, можно считать, что ток инжекции в основном обусловлен инжекцией электронов в полупроводник p-типа.
Кроме p-n-переходов (гомопереходов), бывают и гетеропереходы. Гетеропереходы - переходы между полупроводниками из разных материалов с различной шириной запрещённых зон, но имеющие согласованные кристаллические решётки.
В гетероструктурах толщина активной области рекомбинации может быть много меньше диффузионной длины (d << Lp) из-за изготовления этого слоя малой толщины порядка 100…10 атомных слоёв.
Для получения гетеропереходов с достаточно хорошими характеристиками, нужно кристаллическую решётку одного полупроводника с минимальным количеством нарушений переводить в кристаллическую решётку другого полупроводника, для чего требуются близкие параметры полупроводников, образующих гетеропереход.
В гетеропереходах полупроводники могут быть p или n-типа. Т.е., возможны 4 комбинации. Используя для широкозонного материала обозначения N или P, а для узкозонного – n или p, возможны следующие переходы с различными свойствами: n – N, p – P, n – P и p – N.
Энергетическая диаграмма гетероструктуры, в которой между внешними p- и n-областями полупроводника с большими величинами ширины запрещённой зоны E31 и E33 расположен тонкий слой с малой E33:
Рисунок 4.3 – Упрощённая зонная диаграмма уровней энергии электронов двойной гетероструктуры при прямом смещении U
|
Помимо потенциального барьера обычного p-n-перехода на гетерограницах слоя образуются барьеры для электронов ΔEП и дырок ΔEВ. Если приложить к переходу прямое напряжение смещения, возникнет инжекция электронов и дырок с обеих сторон в узкозонный слой.
Электроны будут стремиться занять положения с наименьшей энергией, спускаясь на дно потенциальной ямы в слое d, дырки устремятся к потолку валентной зоны в слое d, где минимальны их энергии.
Гетероструктуры по сравнению с обычными p-n-переходами (гомопереходами) обладают двумя важными отличительными особенностями:
1) Односторонняя инжекция. Скачки потенциалов на границах представляют собой потенциальные барьеры для неосновных носителей, что приводит к локализации зарядов.
2) Резкое различие оптических свойств различных областей кристалла. Проявляется в том, что длина волны излучения, генерируемого в узкозонной базе, лежит ниже «красной границы» поглощения эмиттерной области. В связи с этим говорят об эмиттере как о широкозонном «окне», через которое излучение выводится из структуры практически без поглощения.
|
|
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!