Излучательная и спектральная характеристики светоизлучающего диода

Зависимость параметров оптического излучения от прямого тока черездиод называется излучательной характеристикой. Для ИК-диодов излучательная характеристика представляет собой зависимость потока светового излучения Ф от прямого тока I_пр. Типичная зависимость Ф=f(I_пр) имеет вид, показанный на рис.8.5.

Рис.8.5. Излучательная характеристика ИК –диода.

Для светоизлучающего диода излучательная характеристика задается обычно зависимостью силы света I_c от прямого тока I_пр. В качестве параметра электрического режима выбирается прямой ток через диод, а не падение напряжения на диоде. Это связано с тем, что р-n -переход излучающего диода включен в прямом направлении и электрическое сопротивление диода мало. Поэтому можно считать, что прямой ток через излучающий диод задается внешней цепью, изменяется в широком диапазоне и легко измеряется.

Как видно из графика, излучательная характеристика ИК-диода нелинейная и имеет максимум. При малых токах I_пр велика доля безызлучательной рекомбинационной составляющей тока I_рек и коэффициент инжекции в соответствии с выражением (8.2) мал. С ростом I_пр поток излучения увеличивается - становится преобладающим инжекционная составляющая I_n. Дальнейший рост тока, приводящий к насыщению центров люминесценции, снижает излучательную способность диода.

Мощность оптического излучения выражается в виде:

P_изл = h_опт hnh_сп (I/e), (8.5)

где h_опт - эффективность вывода излучения; I/e -число носителей, инжектированных в активный слой в единицу времени, I -ток инжекции, e -заряд электрона; h_сп = 1/(1+t_сп/t^*) - кпд светового излучения, t_сп и t^* - времени излучательной и безызлучательной рекомбинации.

Зависимость выходных параметров светодиода от длины волны излучения называется спектральной характеристикой. Длина волны излучения световода определяется, согласно формуле (8.1) шириной запрещенной зоны полупроводника. Так как переход электронов при рекомбинации носителей зарядов происходит не между двумя энергетическими уровнями, а между группами энергетических уровней, то спектр излучения оказывается сильно уширенной. Однако, несмотря на это, излучение большинства диодов близко к квазимонохроматическому (Dl/l<<1) и имеет относительно высокую направленность в пространстве.

Вид спектральных характеристик некоторых светоизлучающих диодов представлены на рисунке 8.6.

Рис.8.6. V(l) - спектральная характеристика человеческого глаза,

ФДК -спектральная характеристика кремниевого фотодиода.

Спектр излучения принято характеризовать ее шириной на полувысоте интенсивности, которая ровна: . (8.6)