Основные характеристики светодиодов

Ваттамперная характеристика светодиодов показывает зависимость излучаемой мощности от тока, протекающего через прибор (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 Ваттамперные характеристики светодиодов

Характеристики имеют линейный и нелинейные участки. Нелинейность обусловлена предельными возможностями по спонтанной рекомбинации электронов и дырок и их ограниченным числом, зависящим от насыщенности примесными компонентами и общего объема активного слоя.

Ваттамперная характеристика зависит от температуры кристалла. С ее повышением мощность излучения может значительно снижаться [8].
Спектральная характеристика светодиодов показывает зависимость излучаемой мощности от длины волны излучения (рисунок 6.4)

Рисунок 6.4 Спектральные характеристики светодиодов

По спектральной характеристике можно определить ширину спектра излучения на уровне половинной от максимальной мощности излучения. Ширина спектра СЛД Δλ₁ (10 ÷ 30 нм), для поверхностного СИД Δλ₂ (30 ÷ 60 нм).
Более узкий спектр излучения СЛД объясняется волноводным эффектом и некоторой согласованностью (когерентностью) излучательных рекомбинаций. При этом характер излучения остается спонтанным и ширина спектра определяется разбросом энергетических состояний рекомбинирующих электронов и дырок.
Диаграмма направленности излучения светодиода показывает распределение энергии излучения в пространстве (рисунок 6.5)

Рисунок 6.5 Угловая расходимость излучения

Угловая расходимость излучения оценивается на уровне уменьшения мощности в пространстве в два раза (Р_МАКС /2), что отмечено на рисунке точками на пересечении лучей и кривых распределения мощности. Для поверхностного СИД величины φ_x» φ_y и могут составлять 110°...180°. Для СЛД величины φ_x и φ_y не равны и примерно составляют: φ_x» 60 °, φ _y» 30.

Внешняя квантовая эффективность светодиода показывает долю выводимой мощности излучения от полученной в результате спонтанной рекомбинации

(6.3)

В [3, 8, 13] показано, что эта доля не превышает 2 – 10 %, что обусловлено большими потерями из-за рассеяния мощности внутри прибора и отражением фотонов на границе "полупроводник – воздух" и "полупроводник – световод" из-за различных показателей преломления полупроводника (n = 3,5) и среды (n = 1,5).

Лекція 7