Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Параметры оптического излучения





Параметры оптического излучения, а также их опреде­ления, расчетные формулы, единицы величин и обозначе­ния сведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4 – Энергетические и световые параметры оптического излучения

Энергетические параметры Определение Формула Световые параметры
Название и обозначение Единица измерения Название и обозначение Единица измерения
Поток излучения Фе Вт   Скорость переноса энергии излучения Световой поток ФV лм
Сила излучения Iе   Вт/ср   Поток в единице телесного угла Сила света I V   кд = лм/ср  
Энергетическая светимость (излучательность) Мe Вт/м2 Поток с единицы площади излучаю­щей поверхности Светимость МV   лм/м2
Энергетическая яркость Le   Вт/(ср×м2)   Поток в единице телесного угла, отнесенный к площади излучаю­щей поверхности под углом относительно нормали к ней Яркость LV   кд/м2 = лм/(ср×м2)  
Энергетическая освещенность (облученность) Ее Вт/м2 Поток на единицу площади поверх­ности приемника излучения Освещен-ность ЕV   лк = лм/м2

Излучение в оптическом диапазоне может характеризо­ваться как волновыми, так и корпускулярными катего­риями и параметрами и может быть представлено в виде потока фотонов. Энергия каждого фотона определяется со­отношением

, (2.80)

где h – постоянная Планка, равная 4,13×10-15 эВ×с;

с – скорость света в вакууме, равная 3×108 м/с;

n – показа­тель преломления оптической среды;

n, l – частота колеба­ний, Гц, и длина волны, м, оптического излучения.

Пусть в единицу времени через единичную площадь проходит Nф фотонов. Тогда поток излучения Ф определяется выражением

, (2.81)

где S – площадь.

Поток излучения при заданном Nф тем больше, чем короче длина волны излучения. Полезно выразить число фотонов через энергетические параметры излучения

, (2.82)

где Nф измеряется в l/(м2×c); l - в мкм; Ф/S - в Вт/м2.



 

 

 

Тестовые вопросы к главе 2 «Физические основы оптоэлектроники»

2.1. Какой длине волны соответствует максимальная чувствительность глаза:

а) 0,41 мкм; б) 0,56 мкм; в) 0,63 мм; г) 0,72 мм.        

2.2. Какой длине волны соответствует минимальная чувствительность глаза в области близкой к ультрафиолетовому излучению:

а) 0,4 мкм;      

б) 0,45 мкм;

в) 0,5 мкм;

г) 0,6 мкм

 

2.3. Какой длине волны соответствует минимальная чувствительность глаза в области близкой к инфракрасному излучению:

а) 0,72 мкм;      

б) 0,62 мкм;

в) 0,55 мкм;

г) 0,5 мкм.

 

2.4. Какой из материалов относится к непрямозонным материалам:

а) ZnSe;      

б) GaP;

в) GaN;

г) CdS.

 

2.5. Какие из пар материалов позволяют создавать гетеро оптоэлектронные приборы:

а) Ge – Ge; б) Si – Si; в) GaAs – GaAlAs; г) GaAs – GaAs.        

2.6. Какой механизм генерации излучения реализуется в полупроводниках:

а) эффект термоэлектронной эмиссии;

б) эффект генерации электронно-дырочных пар;

в) эффект рекомбинации;

г) эффект фотолюминесценции.

 

2.7. Какие из указанных материалов пригодны для изготовления излучающих приборов:

а) Ge; б) Si; в) Cu; г) GaP.        

2.8. Какие из указанных материалов пригодны для изготовления фотоприемников:

а) Аl; б) Аu; в) Ge; г) Si.      

 

2.9. Материалы с какой шириной запрещенной зоны используются для изготовления оптоэлектронных приборов видимой области спектра:

а) EG = 0,1 эВ; б) EG = 1,5 эВ; в) EG = 3,5 эВ; г) EG = 6 эВ.        

2.10. Какая из составляющих общего тока р-n - перехода обеспечивает инжекционную электролюминесценцию:

а) обратный ток р-n – перехода;

б) прямой ток р-n – перехода;

в) туннельный ток;

г) ток утечки по поверхности р-n – перехода.


ПРИБОРЫ НЕКОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Источники света

Разновидности источников

В прошлом к источникам искусственного света для бытового освещения и промышленного оборудо­вания относили электрические лампы накаливания, люмине­сцентные лампы, газоразрядные источники света, наполненные парами, и неоновые лампы.

Излучение этих источников лежит в широком диапазоне длин волн спектра, значительная часть которого выходит за пределы видимой области. Достижения полупроводниковой электроники за последнее десятилетие по­зволяют включить в этот перечень новые источники света – светодиоды (СД). Отличительной особенностью этих полупро­водниковых приборов является то, что создаваемое ими излу­чение лежит в весьма узком спектральном диапазоне [30] (в соответствии с рис. 3.1). В таблице 4.1 приведены используемые в оптоэлектронике единицы измерения длин волн l. Наиболее распро­страненной среди них является нанометр.

 

 

Рис. 3.1. Нормализованные спектры некоторых источников излучения: 1 – зеленый СИД, 2 – желтый СИД, 3 – красный СИД, 4 – инфракрасный СИД, 5 – лампа накаливания с вольфрамовой нитью, температура 2500 К, 6 – лампа накаливания с вольфрамовой нитью, температура 3400 К, 7 – неоновая лампа

 

Согласно теории проводимости твер­дого тела, при прохождении тока через p-n-переход в резуль­тате рекомбинации дырок или электронов с носителями заряда противоположного знака всегда выделяется световая (фотоны) или тепловая (фононы) энергия.

 

 

Таблица 3.1 – Единицы измерения длин волн

Наименование Обозначение Значение, м Эквивалент
Микрон   Нанометр Ангстрем мкм   нм А 1 × 10-6   1 × 10-9 1 × 10-10 1 мкм = 1000 нм 1 мкм = 10000 А 1 нм = 10 А 1 А = 0,1 нм

 

Одним из положений кванто­вой теории является то, что в твердых кристаллах электроны могут иметь только определенную энергию; запрещенная энер­гетическая зона представляет собой промежуток между верхом валентной зоны и дном зоны проводимости. Эта зона характе­ризует полупроводник, а ее ширина, выраженная в электрон-вольтах (эВ), определяет длину волны испускаемого излуче­ния. Проведенный изготовителями анализ различных полупро­водниковых материалов с точки зрения их пригодности для из­готовления светодиодов по таким параметрам, как длина вол­ны, эффективность преобразования энергии и легкость легиро­вания, позволил остановить выбор на арсениде галлия (GaAs), фосфиде галлия (GaP) и соединении (GaAsP).





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2019 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.