Yorug‘lik diodlarining turlari, xarakteristika va parametrlari

Yorug‘lik diodlarining turlari, xarakteristika va parametrlari
Yorug‗lik
diodini
tayyorlashdayorug‗likni
oson
nurlantiradigan,GaAs, GaAlAs, InGaAsP, GaP, SiCkabi to‗g‗ri zonali
yarim
o‗tkazgich materiallardan foydalaniladi.Agar 3-4 turdagi
elementlardan foydalanilsa, komponentlarning o‗zaro nisbatiga mos holda
taqiqlangan zona E
q
energiyasi o‗zgaradi. Bu bilan turli to‗lqin
uzunliklarini nurlantiruvchi manbalarni yaratishga imkon tug‗iladi.
Komponentlarning o‗zaro nisbatini o‗zgarishidan sindirish koeffitsienti
ham o‗zgaradi.
Uch elementli kimyoviy birikmalar quyidagicha tasvirlanishi
mumkin:
Al
x
Ga
1-x
As, 0
x
1,
bu yerda x – komponent qism (molyar massa).
39
p-n o‗tishli turli materiallardan tuzilgan bunday yarim o‗tkazgichlar
geterotuzilish yoki geteroo‘tish deyiladi.
YoD larning parametrlari:
- nurlanishning to‗lqin uzunligi λ,
- nurlanish spektrining kengligi Δλ,
- nurlanish quvvati R
nur
,
- noasosiy zaryad tashuvchilarning yashash vaqti
va
- nurlanish quvvatining yo‗nalganlik diagrammasi Ө.
YoD yo‗nalganlik diagrammasi kengligi yuza tekisligida 120
0
ni
tashkil etadi (4.1-rasm).
Optik tolaga kiritish mumkin bo‗lgan maksimal quvvat R
s
, sonli
aperturadan aniqlanadi va quyidagi formuladan xisoblanadi:
R
s
= P
o
(NA)
2
. (4.3)
R
o
- manba uchun to‗liq nurlanish quvvati.
YoDdan optik tolaga kiritiladigan quvvat, uning sonli aperturasi
kvadratiga proporsional. NA qiymati 0,15...0,24 oraliqda tanlanadi. Agar
NA=0,2 ga teng bo‗lsa, unda tolaga kiritish samaradorligi 4% dan
oshmaydi, bu quvvatni 14 dBga yo‗qotilishiga mos keladi.
4.1-rasm. Yorug‗lik diodining yo‗nalganlik diagrammasi.
Shu tariqa YoD dan foydalanish nurlanishni tolaga samarali kiritish
muammosini yuzaga keltiradi. Bu muammo nurlanishni tolaga kiritishni
yuqori koeffitsientini ta‘minlovchi maxsus yorug‗lik diodlarini qayta
120
0
0.5
0.5
Ө
40
ishlash, shuningdek mikrolinzalarni qo‗llash yordamida hal qilinadi. YoD
ni asosiy ikki turi mavjud:
1. Sirtdan nurlantiruvchi YoD,
2. Yonidan nurlantiruvchi YoD.
4.2-rasm. Sirtdan nurlantiruvchi YoD tuzilishi: 1-optik tola; 2-
yopishtiruvchi tarkib; 3-elektrod.
OA tizimlarida qo‗llaniladigan GaAs asosidagi sirtdan nurlantiruvchi
YoDining odatiy tuzilishi ko‗rsatilgan 4.4-rasmda ko‗rsatilgan.
Optik tola bilan fizik moslashuv va yorug‗likni kuchli yutilishini
oldini olish uchun GaAs li soxaga chuqurcha o‗yiladi. Nurlanuvchi sirt
yuzasi nisbatan kichik o‗lchamli (d ≈50 mkm) bo‗lib , optik tola diametriga
mos ravishda tanlanadi. Nurni optik tolaga kiritishdagi yo‗qotishlar
moslashtiruvchi qurilma qo‗llanilmagan xolda tolani NA sonli aperturasiga
bog‗liq bo‗ladi va 14...20 dB ni tashkil etadi. Moslashtiruvchi qurilmalarni
qo‗llash bu yo‗qotishlarni kamaytirishga imkon beradi.
YOnidan nurlantiruvchi YoD tuzilishi 4.3-rasmda ko‗rsatilgan.
Yonidan nurlantiruvchi (yonidan nurlantiruvchi) YoDlarda ikkitalik
geterotuzilish ishlatiladi.
4.4 a va b rasmlarda mos ravishda bir tomonlama chegarali
geterotuzilish BGT va ikki tomonlama chegarali geterotuzilish IGT
ko‗rsatilgan. BGTli YoDlarda to‗g‗ri siljitish ta‘sirida elektronlar r-n o‗tish
orqali injeksiyalanadi, so‗ng r(GaAs) - p(Al
x
Ga
1-x
As) o‗tishni potensial
bareri bilan tutib qolinadi.
p – n – o’tish
Yorug’lik
1
2
3
GaAs
GaAs
n
p
3
SiO
2
41
4.3-rasm. Yonidan nurlantiruvchi YoDning tuzilishi.
Nurlanish rekombinatsiyasi ko‗pincha d qalinlikli aktiv soxada ro‗y
beradi.
IGT ancha yuqori xususiyatlarga ega. Bunday tuzilishda aktiv
nurlanish rekombinatsiyasi (4.4-rasm) o‗ng va chapdagi potensial barerlar
evaziga r-sohada (GaAs) kuzatiladi va nurlanishni amalda d soha doirasida
yuzaga kelishiga yordam beradi.
Yonidan nurlantiruvchi BGT va IGTlarni ishlatish nurlanishni
yuzada tarqalishini kamaytiradi. Normal p-n o‗tishda taxminan 30
0
gacha
kamaytiradi.
Sirtdan nurlantiruvchi YoDlarga nisbatan yonidan nurlantiruvchi
YoDlarni nurlanish quvvati 2-5 marta kichik bo‗ladi. Biroq, yonidan
nurlantiruvchi YoDda yo‗nalganlik diagrammasining torligi evaziga nurni
optik tolaga kiritishda yo‗qotishlar kam bo‗ladi va NA ga bog‗liq ravishda
10...16 dB ni tashkil etadi.
YoDlarda nurlanish quvvati 0,01...0,1 mVt ga teng.
Yorug‗lik diodi quyidagi asosiyxarakteristikalarbilan tafsivlanadi:
- volt – amper xarakteristikasi;
- vatt – amper xarakteristikasi;
- spektral xarakteristikasi.
4.5-rasmda YoDning nurlanishining spektral xarakteristikasi berilgan.
Sirtdan nurlantiruvchi YoDda λ=0,85 mkm da nurlanish spektri kengligi
N
n
p
P
Elektrod
GaAs
рGaAs
Аl
y
Ga
1-y
As
Аl
x
Ga
1-x
As
GaAs
Elektrod
42
Δλ=40 nm ga, nurlantiruvchi kesimli YoDda λ=1,3 mkm da nurlanish
spektri kengligi Δλ=90 nm ga teng.
4.4-rasm. Bir ( a) va ikki tomonlama ( b) chegarali geterotuzilishlar
4.5-rasm. Sirtdan nurlantiruvchi va yonidan nurlantiruvchi YoDning
nurlanish spektrlari.
YoDning eng muhim parametrlari bu uning ishonchliligi va xizmat
qilish muddatlaridir. Yorug‗lik diodlaridan uzoq vaqt foydalanish
natijasida nurlanish quvvati kamayadi. Xarorat 10-20
0
S ga oshsa, xizmat
60-90 nm
0,5
0
0,85
0,9
мкм
Р/Р
0
0,8
l
1
0,5
0
1,3
1,35
мкм
Р/Р
0
1,25
l
1
1
40nm
1
n
p
p
0.1 μм
1 μм
d≈2 μм
P
y
GaAs
GaAs
Al
x
Ga
1-x
As
a)
n
p
p
0.1 μм
0.1 μм
d≈0.3 μм
P
y
Al
x
Ga
1-x
As
GaAs
Al
x
Ga
1-x
As
b)
43
muddati ikki barobar qisqaradi. Aloqa tizimlarida foydalanish uchun
xizmat muddati er aloqa liniyalari uchun 10
5
soatni va suv osti aloqa
liniyalari uchun 10
6
soatni tashkil etishi kerak.
YoD lar uchta tiniqlik oynalari 850, 1310 va 1550 nm da ishlatish
uchun ishlab chiqariladi. Lekin, ular ko‗proq 850 va 1310 nm da
qo‗llaniladi. YoDlarni ishlab chiqarish lazer diodlariga qaraganda arzon.
YoD larning asosiy parametrlari:
|