Характеристики излучающих диодов.

Излучательная характеристика.

Интегральная интенсивность излучения диода описывается излучательной характеристикой. Для ИК-диода излучательная характеристика представляет собой зависимость интегральной мощности излучения (потока излучения)

от величины прямого тока через диод (ватт-амперная характеристика, рис.6). В соответствии с формулами (29) и (30) интегральная мощность излучения диода может быть записана в виде

Из выражения (40) следует, что ватт-амперная характеристика излучающего диода будет линейной в интервале значений тока, в котором коэффициенты

не зависят от величины тока (значения и можно считать постоянными). Отклонения от линейности обычно наблюдаются в области малых и в области больших токов (рис.6). При малых токах сверхлинейное возрастание мощности излучения может быть связано с увеличением или η_i . При этом увеличение эффективности инжекции обусловлено более быстрым возрастанием инжекционной составляющей прямого тока

по сравнению с рекомбинационной и туннельной составляющими – по мере увеличения напряжения на p-n-переходе. Рост внутреннего квантового выхода η_i (см. формулу (14)) может быть вызван более быстрым уменьшением времени жизни для межзонной излучательной рекомбинации при переходе к высокому уровню возбуждения:

по сравнению с безызлучательным временем жизни для рекомбинации через локальный центр.

Замедление роста P_изл при больших прямых токах I (см.рис.6) может быть обусловлено снижением η_i из-за возрастания вероятности оже-процессов при высоких концентрациях избыточных носителей заряда, а также вследствие усиления роли безызлучательных процессов с участием глубоких уровней в результате повышения температуры диода.

Рис. 6. Ватт-амперная характеристика ИК-диода.

Диаграмма направленности.

Пространственное распределение излучения диода характеризуют диаграммой направленности. Диаграмма направленности представляет собой зависимость силы излучения (dΩ - элементарный телесный угол) от угла φ между данным направлением и оптической осью излучателя. Для излучателя с плоской поверхностью диаграмма направленности может быть приближенно описана законом Ламберта:

(41)

Эта зависимость изображена на рис.7 в полярной системе координат (кривая 1).

Направленность излучения характеризуют также углом излучения α , в пределах которого сила излучения составляет не менее половины ее максимального значения. Для излучателя с плоской излучающей поверхностью α=120⁰ .

Использование полимерных куполов (линз) различной формы позволяет изменять диаграмму направленности. Для большинства излучающих диодов угол α находится в пределах 40 100⁰ (см., например, кривую 2 на рис.7).