Yorug'lik{0}}diodi

Yorug'lik diodining-ishlash printsipi

Yoritish{0}}diodlari (LED) ishlatiladioptik tolalialoqa ko'rinmas infraqizil yorug'lik chiqaradi, displeylarda ishlatiladigan LEDlar qizil va yashil yorug'lik kabi ko'rinadigan yorug'likni chiqaradi. Biroq, ularning yorug'lik chiqarish mexanizmlari-bir xil. LEDning emissiya jarayoni asosan yorug'likning spontan emissiya jarayoniga mos keladi. To'g'ridan-to'g'ri oqim kiritilganda, AOK qilingan muvozanat bo'lmagan{4}}tashuvchilar yorug'lik chiqaradigan diffuziya paytida qayta birlashadilar. Shuning uchun, LEDlar bir-biriga bog'liq bo'lmagan yorug'lik manbalari va chegara qurilmalari emas; ularning chiqish quvvati asosan AOK qilingan oqimga mutanosibdir.

LEDlar keng spektrli kengligi (30-60 nm) va katta nurlanish burchagiga ega. Past-tezlikdagi raqamli aloqa va tor-oʻtkazgichli analog aloqa tizimlarida LEDlar optimal yorugʻlik manbai hisoblanadi. Lazerlar bilan solishtirganda, LED haydash davrlari oddiyroq va ular yuqori ishlab chiqarish hajmi va arzonroq narxni taklif qiladi.

LEDlar va lazerlar o'rtasidagi farq shundaki, LEDlar optik rezonans bo'shlig'iga ega emas va lazer nurini yarata olmaydi. Ular o'z-o'zidan emissiya bilan chegaralanib, kogerent bo'lmagan yorug'lik chiqaradilar. Boshqa tomondan, lazerlar kogerent yorug'lik chiqaradigan emissiyani rag'batlantiradi.

LED tuzilishi

LEDlar, shuningdek, ko'pincha er-xotin heterounction chiplaridan foydalanadi. Farqi shundaki, LEDlarda bo'linish yuzalari yo'q, ya'ni ularda optik rezonans bo'shliqlari yo'q va ular lazer kabi tebranmaydilar, chunki ular optik rezonansga ega emas. LEDlar ikkita asosiy toifaga bo'linadi: sirt-chiroqli LEDlar va chekka{3}}svetsiyali LEDlar. Yuzaki{5}}yoruvchi LEDning tuzilishi 3-11-rasmda, chekka chiqaradigan LEDning tuzilishi esa 3-12-rasmda ko‘rsatilgan.

3-rasm-11 Sirt chiqaradigan LE ning tuzilishiD

Yon{0}}yorituvchi LEDlar ham ikki tomonlama heterobog'lanish tuzilmasidan foydalanadi. SiO2 niqobi texnologiyasidan foydalanib, tarmoqli shaklidagi kontakt yuzasida soʻnggi yuzga perpendikulyar boʻlgan tasma shaklidagi kontakt elektrod-(40-50mm) hosil boʻladi, bu esa faol qatlamning kengligini aniqlaydi. Bir vaqtning o'zida yorug'lik chegarasini yanada yaxshilash uchun optik to'lqin qo'llanma qatlami qo'shiladi, bu faol mintaqada hosil bo'lgan yorug'lik nurlanishini chiqaradigan sirtga yo'naltiradi va shu bilan optik tola bilan birlashtirish samaradorligini oshiradi. Faol qatlamning bir uchi yuqori-aks ettiruvchi plyonka bilan qoplangan, ikkinchi uchi esa bir tomonlama yorug'lik chiqarishga erishish uchun{12}}aks ettirishga qarshi plyonka bilan qoplangan. Birlashma tekisligiga perpendikulyar yo'nalishda, divergensiya burchagi taxminan 30 gradusni tashkil qiladi, bu sirt chiqaradigan LEDlarga qaraganda yuqori chiqish ulash samaradorligini ko'rsatadi.

3-12-rasmda chekka chiqaradigan LEDning tuzilishi ko‘rsatilgan

LEDning ishlash xususiyatlari

(1) Spektral xarakteristikalar: LEDlarning spektral chiziq kengligi DA lazerlarga qaraganda ancha kengroq. InGaAsP LEDlarning emissiya spektri 3-13-rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 3-13 InGaAsP LEDning emissiya spektri

LEDlarda to'lqin uzunliklarini tanlash uchun optik rezonans bo'shlig'i yo'qligi sababli, ularning spektri birinchi navbatda spontan emissiyaga asoslanadi, bu esa keng spektrli chiziq kengligiga olib keladi. Spektral egri chiziqdagi maksimal yorug'lik intensivligiga to'g'ri keladigan to'lqin uzunligi emissiyaning eng yuqori to'lqin uzunligi lp deb ataladi va spektral egri chizig'idagi ikki yarim intensivlik nuqtalari orasidagi Dl to'lqin uzunligi farqi LED spektr chizig'ining kengligi (yoki oddiygina spektral kengligi) deb ataladi, bu T harorat va to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lgan miqdordir.

Formulada c - vakuumdagi yorug'lik tezligi; h - Plank doimiysi, h=6.625 × 10⁻³⁴ J·s; va k - Boltsman doimiysi, k=1.38 × 10⁻ J/K.

(3-10) tenglamadan ko'rinib turibdiki, l² ga muvofiq nurlanish to'lqin uzunligi l ortishi bilan spektral kenglik ortadi. Odatda, qisqa{3}}toʻlqin uzunlikdagi (GaAlAs-GaAs) LEDlarning spektral kengligi 10~50nm, uzun-toʻlqin uzunligi (InGaAsP-InP) LEDlarning spektral kengligi esa 50~120nm.

Spektral kenglik faol qatlam doping kontsentratsiyasining oshishi bilan ortadi. Yuzaki{1}}yorituvchi LEDlar odatda kuchli, chet-yorituvchi LEDlar esa ozgina qo'shiladi; shuning uchun sirt-yoruvchi LEDlar kengroq spektral kenglikka ega. Bundan tashqari, kuchli doping emissiya to'lqin uzunligini uzunroq to'lqin uzunliklariga o'tkazadi. Bundan tashqari, haroratning o'zgarishi va tashuvchining energiya taqsimotidagi o'zgarishlar ham spektral kenglik o'zgarishiga olib keladi.

(2) Chiqish optik quvvatining xarakteristikalari LEDning P-I xarakteristikasi 3-14-rasmda ko'rsatilganidek, chiqish optik quvvati va inyeksiya oqimi o'rtasidagi munosabatni bildiradi. 3-14-rasmdan ko'rinib turibdiki, sirt{7}}emissiya qurilmalari yuqori quvvatga ega, lekin yuqori in'ektsiya oqimlarida to'yinganlikka moyil; chekka{10}buzuvchi qurilmalar nisbatan kamroq quvvatga ega. Umuman olganda, bir xil in'ektsiya oqimi ostida, sirt chiqaradigan LEDning chiqish optik quvvati-qirrali LEDnikidan 2,5-3 baravar yuqori. Buning sababi shundaki, chekka chiqaradigan LEDlar ko'proq yutilish va interfeys rekombinatsiyasiga duchor bo'ladi.

3-rasm - LEDning 14 PI xarakteristikasi

(3) Harorat xarakteristikalari LEDlar chegarasiz qurilmalar bo'lgani uchun ular yaxshi harorat ko'rsatkichlariga ega va haroratni nazorat qilish davrlarini talab qilmaydi.

(4) Ulanish samaradorligi Oddiy dastur sharoitida LEDning ish oqimi 50-150mA va chiqish quvvati bir necha millivattni tashkil qiladi. LED tomonidan chiqarilgan nurning ajralish burchagi katta bo'lgani uchun, optik tola bilan ulanish samaradorligi past va tolaning kuchi ancha kichik. Odatda faqat qisqa masofaga uzatish uchun javob beradi.

(5) Modulyatsiya xususiyatlari: LEDlar past modulyatsiya chastotalariga ega. Oddiy ish sharoitida, sirt{2}}shiruvchi LEDlarning kesish chastotasi 20-30 MGts, chekka chiqaradigan LEDlarning kesish chastotasi esa 100-150 MGts ni tashkil qiladi, bu asosan tashuvchining ishlash muddati cheklanganligi sababli.

Lazerlar (LD) va LEDlarni taqqoslash

Optik diodlar (LD) bilan taqqoslaganda, LEDlar kamroq chiqish quvvatiga, kengroq spektral chiziq kengligiga va past modulyatsiya chastotasiga ega. Biroq, LEDlar barqaror ishlash, uzoq umr ko'rish, foydalanish qulayligi, chiqish quvvatining keng chiziqli diapazoni va ishlab chiqarishda sodda va arzonroqdir.

LEDlar odatda 1,31 mkm yoki 0,85 mkm to'lqin uzunligiga ega past{0}}sig'imli, qisqa-masofali optik aloqa tizimlari uchun multimodli optik tolalar bilan birlashtiriladi.

Lazer diodlari (LD) odatda 1,31 mkm yoki 1,55 mkm to'lqin uzunliklarida yuqori-masofaviy optik aloqa tizimlari uchun-bir rejimli tolalar bilan birlashtiriladi.

Taqsimlangan qayta aloqa lazerlari (DFB-LDs) shuningdek, birinchi navbatda, 1,55 mkm to'lqin uzunligidagi yangi yuqori sig'imli optik tolali tizimlar uchun bir{1}}rejimli tolali yoki maxsus mo'ljallangan bir{2}}rejimli tola bilan birlashtiriladi, bu hozirda optik tolali aloqa rivojlanishining asosiy tendentsiyasi hisoblanadi.