I componenti optoelettronici a semiconduttore

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Il diodo a elettroluminescenza (LED) Nella sua forma piu’ semplice, un LED e’ una omogiunzione PN a polarizzazione diretta l’emissione spontanea da’ luogo ad un’emissione incoerente a larga banda (30-60 nm) e grande spettro angolare Caratteristiche potenza-corrente Per una data corrente I, il tasso d’iniezione dei portatori e’ I/q=tasso di ricombinazione radiativa e non radiativa; Tasso di generazione dei fotoni =η int I/q Potenza ottica interna P =η ( hω / q)I int int Frazione di fotoni che sfugge dall’interno del LED: η ext Potenza ottica emessa P η e ext = η ext P int = η ext η int ( hω / q) = efficacita' quantica esterna Corrisponde alla luce contenuta nell’angolo θ c =sin -1 (1/n) (angolo di riflessione totale all’interfaccia aria-SC) I
Il diodo a elettroluminescenza (LED) Per evitare l’assorbimento interno, si possono utilizzare dei LEDs a eterostruttura con degli strati di mantello trasparenti: si otterra’ in generale θc 1 ηext = ( )(2 sin ) 4 ∫Tf θ π θ dθ π T T f f 0 = transmissivita' di Fresnel; ( θ = 0) = 4n /( n + 1) ⇒η ext ≈ n −1 ( n + 1) −2 2 ⇒ se ( θ ) ≈ T Se n~3.5 η ext ~1.4%! Inoltre, bisogna considerare le perdite dovute all’accoppiamento in fibra: il LED e’ una sorgente di tipo detto « Lambertiano », cioe’ con una distribuzione angolare dell’intensita’ del tipo S(θ)=S 0 cosθ si trova dunque un’efficacita’ di accoppiamento ~(NA) 2 ; siccome NA~0.1-0.3 la potenza accoppiata in fibra < 100 µW, con una potenza interna > 10 mW! T f f (0) • Misura della prestazione di un LED: efficacita’ quantica totale η tot =P e /P elec , o P elec =V 0 I η int int ( hω / qV ) tipicamente : hω ≈ qV η tot tot = η = η ext ext η η 0 0 ⇒
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