Содержание и методика изучения темы "Электрический ток в полупроводниках" в современной школе
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
а с регулируемой емкостью. Согласно формуле (1.7) электроемкость p-n-перехода зависит от внешнего напряжения U, приложенного к переходу. Изменяя это напряжение от нуля до величин, близких к пробивному, можно изменять емкость перехода в несколько раз. Условное обозначение варикапа показано на рис.1.7.
Светодиоды
Светодиоды служат реальной альтернативой традиционным источникам света, так как они обладают уникальными технологическими преимуществами, и размер их составляет всего лишь несколько миллиметров.
Светодиод - это полупроводниковый прибор, генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое излучение, которое в видимой области воспринимается как одноцветное (монохромное). Цвет излучения определяется как используемыми полупроводниковыми материалами, так и легирующими примесями.
В отличие от ламп накаливания светодиод излучает свет определенного цвета. Спектр цветов, которые может излучать светодиод, простирается от инфракрасного и красного до зеленого и синего.
За последние годы эффективность светодиодов существенно возросла. В настоящее время она достигает в зависимости от цвета 30 лм/Вт и более (для сравнения, лучшая светоотдача у ламп может достигать 200 лм/Вт). Типичный светодиод потребляет ток 15-20мА при рабочем напряжении 1,7-4,6 В. Цветопередача находится в районе Ra>80.
Светоизлучающие диоды - одни из немногих источников света, которые позволяют реализовать управляемое изменение цвета свечения. В настоящее время рассмотрено несколько путей создания светоизлучающих диодов с управляемым цветом свечения: двухпереходный однокристальный GaP диод; однопереходный двухполосный однокристальный GaP диод; двухкристальный биполярный диод с параллельным соединением кристаллов; двухкристальный диод с независимым включением кристаллов; двухпереходный однокристальный диод, один из р-n-переходов которого излучает красный свет, а другой-инфракрасное излучение, преобразуемое с помощью антистоксового люминофора в зеленое свечение.
Анализ оптических и электрических характеристик, технологичности и применения вышеуказанных видов светоизлучающих диодов с управляемым цветом свечения показал, что наибольший интерес в настоящее время представляет двухпереходный однокристальный GaP диод. Основные преимущества этого вида светоизлучающих диодов следующие: 1) позволяет получить более широкий, чем у однопереходного двухполосного GaP диода, диапазон изменения цвета свечения; 2) рабочий ток во всем спектральном диапазоне не более 20 мА в отличие от однопереходного GaP диода, у которого диапазон изменения тока существенно шире; 3) сила света примерно одинакова во всем спектральном диапазоне в отличие от однопереходного GaP диода, у которого сила света существенно различна для разных цветов свечения; 4) обеспечивает эффективное смешивание излучений двух полос, благодаря чему желтый и оранжевый цвета свечения имеют значительно лучшее качество, чем у двухкристальных диодов (последние фактически являются только двухцветными диодами); 5) позволяет отображать до пяти состояний объекта с помощью цветов: красный - оранжевый - желтый - зеленый - выключено (число отображаемых состояний может быть, по крайней мере, удвоено за счет использования мигающего свечения); 6) позволяет осуществить аналоговое отображение информации путем непрерывного изменения цвета свечения от красного до зеленого (через все оттенки);
) имеет симметричную диаграмму направленности излучения в отличие от двухкристального диода, у которого кристаллы смещены относительно центра прибора, благодаря чему оси диаграмм направленности излучения расположены под углом к оптической оси прибора;
) двухпереходный диод эффективнее светоизлучающего диода, использующего преобразование инфракрасного излучения в видимое, так как эффективность процесса антистоксового преобразования весьма низка.
Однако двухпереходный однокристальный GaP диод имеет и недостатки, а именно-более сложную технологию эпитаксиального выращивания структуры и изготовления кристаллов с тремя контактными областями.
Максимальная Плотность тока через p-n-переход c зеленым свечением составляет 5,5А/см2, через р-n-переход с красным свечением-9,0 А/см2. Омический контакт к верхней p-области занимает примерно 20 % ее площади, а контакт к нижней р-области - примерно 40% площади нижней грани. Омический контакт к базовой n-области выполнен сплошным и непрозрачным, как для улучшения цветовой характеристики прибора, так и для повышения надежности получения низкоомного омического контакта к n-GаР.
Для получения повышенной мощности излучения применяют суперлюминеiентные диоды, занимающие промежуточное положение между инжекционными светодиодами и полупроводниковыми лазерами. Они обычно представляют собой конструкции, работающие на том участке ватт-амперной характеристики, на котором наблюдается оптическое усиление (стимулированное излучение). Этот участок характеризуется тем, что внешний квантовый выход на нем существенно больше, чем у обычного светодиода. Суперлюминеiентные диоды имеют уменьшенную спектральную ширину полосы излучения и требуют для работы больших плотностей тока (при мощности излучения 60 мВт плотность тока 3 кА/см2). Их применяют при работе с волоконно-оптическими линиями связи.
Конструктивно диод выполнен в полимерной герметизации на основе металлостеклянной ножки, содержащей отражающую свет коническую поверхность, что позволяет использовать боковое излучение и у