ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электролюминесценция из "Лазерное охлаждение твердых тел " Явление электролюминесценции — люминесценции, возбуждаемой электрическим полем, — в полупроводниковых диодах было открыто в начале 50-х годов прошлого столетия [53-55]. Было сразу же обнаружено, что энергия самых коротковолновых фотонов превышает прилагаемую электрическую энергию в расчёте на один привносимый электрон. В работе [56] был сделан вывод, что эта разница в энергиях возникает благодаря высвобождению внутренней энергии решётки полупроводника. Возможность использования этого эффекта для охлаждения была отмечена в работе [57]. В этой работе в пренебрежении джоулевым нагревом и явлениями переноса было получено выражение для мощности охлаждения в виде Eg eV — )1У, где I — величина силы электрического тока, V — напряжение смещения диода, Eg — энергия запрещённой зоны (квантовый выход люминесценции принимался равным единице). [c.36] С позиций теории процессы фотолюминесцентного и электролюми-несцентного охлаждения вполне аналогичны друг другу, различаясь лишь способом возбуждения. Первым, кто отметил это соответствие, был М. А. Вайнштейн [59]. В своей работе он вычислял техническую эффективность процесса — отношение мощности излучения люминесценции к скорости подвода работы. Очевидно, она равнялась единица плюс величина эффективности охлаждения. Температура флуоресценции определялась им через отношение излучённой мощности к общей скорости, с которой процессы люминесценции уменьшали энтропию образца. Вообще говоря, этот поток энтропии (и, как следствие, Тру,) зависит от теплового излучения, которое падает на образец со стороны окружения — величины, зависящей, в свою очередь, от температуры окружения Т, которую имеет и сам образец. В случае, когда скорость подвода работы падает до нуля, уменьшается до Т. [c.36] Это является следствием второго начала термодинамики техническая эффективность должна быть меньше — Т). [c.37] Для узкополосного излучения величина мощности люминесценции значительно превосходит мощность внешнего теплового излучения, если рассчитать последнюю в том же спектральном интервале. Предполагая флуоресценцию изотропной, получаем, что оказывается примерно равной яркостной температуре излучения Тв . Заметим, что величина стремится к бесконечности в случае строго монохроматического или строго направленного излучения. Так как самая низкая температура чёрного излучения для видимого спектра составляет 800 К, то теоретически можно получить максимальное значение для эффективности охлаждения образца, излучающего при комнатной температуре в видимом спектре оно равно 300/(800 — 300) = 0,6. Однако, данный расчёт является идеализированным, так как мы предполагаем квантовый выход излучения равным единице при любой структуре энергетических уровней. [c.37] Этот результат находится в согласии с выводом работы [57]. В соответствии с этим авторы статьи [60] рассматривали диод как обращённую тепловую машину, в которой происходит перенос энергии от резервуара с меньшей температурой (решётка) к резервуару с большей температурой (поле излучения). [c.37] Вернуться к основной статье