【精品课件】光电子 Chapter3-2(zz) 发光二极管（LED）.pptVIP

* * 异质结高亮度(Heterojunction High Intensity)发光二极管 同质结（homojunction）：由单一半导体材料组成的PN结。 异质结：（heterojunction）：由不同半导体材料组成的PN结。 为了使光子在能辐射出器件且不被吸收，p区会做得很薄，这会导致p区中的注入电子扩散到器件表面并和表面的缺陷复合（非辐射复合）而造成量子效率降低。如果增大有源区厚度，会使已经产生的光子又被半导体材料所吸收。（矛盾） 提高LED输出亮度的方法：采用双异质结(double heterostructure)结构 异质结的作用是将注入的电子和空穴限制在有源区中，它们自发复合所产生的光子在异质结光波导效应下能有效地减少内部损耗。 最重要的是：两种材料带隙的不同会导致异质结中导带出现跳变ΔEc。ΔEc能够有效地阻止p-GaAs导带中的电子扩散进p-AlGaAs。 注入到p-GaAs区的电子遇到p-p异质结高势垒的限制，无法再向p-AlGaAs内部继续扩散，因此在p-GaAs区内积累了大量电子。同理，异质p-n+结处的价带高势垒将阻挡空穴向n+-AlGaAs区扩散。因此，电子空穴的复合被限制在有源区中进行。 当异质结上加正向电压时，由于异质p-p结的结效应较弱，外加正向偏压主要降在p-n+结上，使p-n+结的势垒降低。这就使得大量的电子从n+-AlGaAs区注入p-GaAs区。 双异质结的作用如同一个水库，限制有源区载流子逃出，因而提高了有源区电子和空穴的浓度，并且可根据需要改变容量。除了对载流子的限制外，异质结还能形成对光的限制，由于有源区折射率高，光也被束缚在有源区里面。 因为AlGaAs的带隙要大于GaAs的带隙，所以有源层出射的光不会被n+AlGaAs所吸收而到达器件表面，入射到p-AlGaAs的光则会反射以增加出射光。 两种材料的晶格常数相差很小，不会出现很严重的失配现象。 例：GaAs在300K时的带隙为1.42eV，随着温度的升高而降低。如果温度变化10℃，GaAs材料制成的LED的出射波长变化为多少？ 光通信用LED 半导体激光器（LD）：激光器光谱线宽窄，模内色散小；输出功率大，传输距离长；可调制带宽宽，容量大。适用于长距离传输 ，骨干网。 发光二极管（LED）： 驱动容易，价格低廉，寿命长。适用于短距离传输，局域网。 LED的两种类型 面发射（surface emitting）LED：光从复合层表面发出的LED。 边发射(edge emitting) LED：光从复合层边缘发出的LED。