Внутренняя квантовая эффективность

Внутренняя квантовая эффективность [c.108]

Другие полупроводниковые материалы могут иметь прямую запрещенную зону, как показано на рис. 8.6, б. В этом случае электроны низших энергетических уровней зоны проводимости имеют почти та- кой же импульс, что и электроны высших энергетических уровней валентной зоны. Следовательно, имеется высокая вероятность прямых зона — зонных переходов и высокая внутренняя квантовая эффективность. [c.219]

Внутренняя квантовая эффективность материала определяется выражением [c.221]

Неидеальность кристаллической решетки вблизи границы полупроводника приводит к большому числу локальных энергетических состояний в запрещенной зоне. В особенности это относится к гетероструктуре (см. гл. 9), так как в ней имеются неоднородности внутри кристалла. Эти неоднородности приводят к большому числу энергетических уровней, которые действуют как центры рекомбинации. Через эти энергетические состояния идет в основном безызлучательная рекомбинация, поэтому наличие поверхности или границ раздела может существенно снизить внутреннюю квантовую эффективность прибора. Так же, как и при рассмотрении рекомбинации в материале, можно рассматривать суммарную скорость рекомбинации носителей на поверх- [c.223]

Затем, фокусировка принимаемого излучения на фотокатод ФЭУ, как выяснилось, приводила к нежелательным последствиям, выражавшимся в уменьшении чувствительности из-за неодинаковой квантовой эффективности различных участков фотокатода. Устранить указанный недостаток можно либо расфокусировкой принимаемого пучка, либо с помощью призмы полного внутреннего отражения. [c.204]

У хорошего фотоумножителя величина весьма мала или даже равна нулю. Следовательно, эквивалентная мощность шума всего детектора (т, е. число Nir за одну секунду при условии, что SjN = 1) в первую очередь определяется квантовыми эффективностями фотокатода и процесса преобразования частоты. Поэтому можно утверждать, что детектор на основе преобразования частоты вверх характеризуется относительно низкой квантовой эффективностью (фиг. 6.10) и малым уровнем шума, что резко отличает его от обычного инфракрасного детектора на основе внутреннего фотоэффекта, который характеризуется высокой квантовой эффективностью (0,5) и высоким уровнем шума. Это позволяет предположить, что детектор на основе преобразования частоты вверх, вероятнее всего, найдет применение при регистрации очень слабых потоков инфракрасного излучения [92], в частности в спектроскопии и в астрономии, а не при приеме сигналов на высоком уровне мощности, как, например, в линиях связи. [c.176]

ДГ-лазеров. Заметим, что благодаря использованию полосковой геометрии пороговый ток /пор при комнатной температуре не превышает 100 мА. Заметим также, что /пор резко увеличивается с температурой. Для большинства диодных лазеров эмпирически было найдено, что этот рост подчиняется закону /пор ехр(7 /7 о), где То — характеристическая температура, зависящая от конкретного диода. Значение этой температуры служит показателем качества диодного лазера. Действительно, отношение двух значений порогового тока при двух значениях температуры, отличающихся между собой на величину ДГ, определяется из выражения /пор,//пор,= = ехр(Л7/7о). Следовательно, чем больше То, тем менее чувствителен пороговый ток /пор к изменению температуры. В случае рис. 6.47 можно сразу определить, что 7о 91 К (обычно То лежит в диапазоне от 70 К для худших лазеров до 135 К для лучших). Заметим, что на рис. 6.47 выходная мощность ограничена значением порядка 10 мВт. Большие выходные мощности (обычно выше 30—50 мВт) могут привести к столь высоким интенсивностям пучка, что могут разрушиться грани полупроводника. Заметим, что дифференциальный КПД лазера дается выражением y s = dP/Vdl, где V—напряжение источника питания. Выбрав V та 1,8 В, получаем T]i- = 40 %. В действительности имеются сообщения даже о более высоких дифференцнальных КПД (вплоть до 60 7о). На самом деле внутренняя квантовая эффективность (доля инжектированных носителей, которые рекомбинируют излучательно) еще больше (около 70 7о). Это [c.416]

В источниках света необходимо добиваться максимального значения параметра, называемого внутренней квантовой эффективностью Пвнут- О определяется отношением числа генерируемых фотонов к числу носителей, пересекающих переход. Ясно, что эта величина зависит от относительной вероятности излучательных и безызлучательных переходов. Эта вероятность в свою очередь зависит от структуры перехода, примесных уровней в полупроводнике и от типа полупроводника. [c.218]

Получение высокой внутренней квантовой эффективности еще недостаточно для достижения высоких параметров полупроводникового оптического источника. Основная часть, рекомбинации излучения генерируется в пределах одной-двух диффузионных длин от перехода и характеризуется отсутствием направленности. Отношение числа фотонов, вышедших из полупроводника, к числу носителей, прошедших через переход, называется внешней квантовой эффективностью Пвнеш-Четыре основных эффекта приводят к тому, что Лвнеш всегда меньше Лвнут- Во-первых, излучение выходит из полупроводника через поверхность полупроводник — воздух. Во-вторых, только та часть излучения, которая подходит к поверхности под углом мейьше критического 0с, может выйти из полупроводника. В-третьих, часть и этого излучения отражается от поверхности полупроводник — воздух. В-четвертых, происходит поглощение между точкой генерации излу- [c.224]

Потери, обусловленные механизмом самопоглощения, не могут быть так легко определены количественно. Это предел, обратный процессу излучательной зона — зонной рекомбинации. Внутри полупроводника излучение с энергией фотона больше ширины запрещенной зоны (hf > Sg) может взаимодействовать с электроном валентной зоны и возбудить его в зону проводимости. При этом образуется электрон-дырочная пара, а фотон поглощается. Этот процесс лежит в основе работы полупроводниковых детекторов, поэтому будет подробно рассматриваться в гл. 12. Здесь же только отметим, что появляющийся при зона — зонной рекомбинации фотон имеет энергию, достаточную для самопоглощения. Поэтому расстояние между областью генерации и излучающей поверхностью должно быть по возможности сокращено. При этом появляется опасность, что поверхность с ее высокой концентрацией ловушечных уровней может оказаться в пределах одной-двух диффузионных длин от перехода, что вызовет изменение безызлуча-тельного времени жизни и снижение внутренней квантовой эффективности. Ясно, что необходимо принимать компромиссное решение. [c.226]

Формула (8.7.35) имеет большое значение для рассмотрения процесса высокочастотной модуляции источника оптического излучения. На частотах выше / , 1/2лт,, эффективность источника падает, как это иллюстрирует рис. 8.13. Уменьшение приведет к росту этой граничной частоты, но уменьшение т , за счет уменьшения времени жизни при безыз./1учательной рекомбинации не дает увеличения оптической мощности на высоких частотах — просто уменьшится мощность на низких частотах, так как понизится внутренняя квантовая эффективность. Это следует из (8.4.5), поскольку [c.236]

В 8.4 было предположено, что в GaAs /7-типа при концентрации акцепторов 10 можно ожидать величины Тр около 50 не. Тогда при комнатной температуре Lp составит 20 мкм. Если центральный слой двойной гетероструктуры сделан не более 1 мкм, можно считать, что d <С Lp. Отметим, что при s == 10 м/с величина (d/2s) также составляет 50 НС. Таким образом, наличие гетероструктуры имеет значительное влияние на внутреннюю квантовую эффективность. [c.253]

В диоде на основе двойной гетероструктуры времена излучательной н безызлучательной рекомбинации в активном слое, имеющем толщину 0,5 мкм, составляют 10 и 30 нм соотвестственно, а скорость рекомбинации одинакова для обоих гетеропереходов и равна 10 м/с. Считая, что коэффициент рекомбинации для материала активного слоя г= 2x10-1 м /с, рассчитать а) концентрацию легирующей примеси в активном слое б) внутреннюю квантовую эффективность в) предельную частоту модуляции г) плотность тока, соответствующую выполнению условия сильной ннжекции. [c.264]

Для примера проведем расчет параметров излучения GaAs двойной гетероструктуры с активной областью р-типа шириной 0,5 мкм. Примем концентрацию акцепторов равной 10 м и внутреннюю квантовую эффективность равной 0,8. Оценим величину коэффициента усиления при плотности тока через переход 10 А/м = 10 А/мм. Чтобы упростить расчет, будем считать температуру достаточно низкой, так что функция Ферми может быть принята равной единице для всех энергий ниже чр и равной нулю для всех энергий выше е/ . [c.276]

Отметим, что это определение т) не совпадает с определением внутренней квантовой эффективности, данным в 8.3 для оптических источников. Там стремились получить максимальное число фотонов на одн1г электрон, здесь же заинтересованы в получении максимального числа электронов на фотон. В любом случае предполагается, что л не может превышать единицу. [c.309]

Эффективность светодиода определяется прежде всего его внутренним квантовым выходом г в , представляющим собой отношение числа квантов, испускаемых при рекомбинации, к чилу инжектированных неосновных носителей. Если бы рекомбинация была только излучательной, то т в = 1. Однако наряду с излучательной рекомбинацией всегда протекает процесс безызлучательной рекомбинации. Поэтому в общем случае т] ,, < 1 и определяется следующим соотношением [c.331]

Фотодиоды для ближней инфракрасной области спектра. Данные, представленные на рис. 4.18, говорят о том, что использовать ФЭУ в области длин волн, больших 0,9 мкм, нецелесообразно из-за резкого уменьшения квантовой эффективности фотокатода. В диапазоне 0,9...3 мкм наибольшее применение находят твердотельные фотодиоды кремниевые р/ -диоды, МОП-диоды, лавинные фотодиоды, а также фотодиоды на основе тройных соединений. На рис. 4.19 представлена спектральная зависимость квантовой чувствительности указанных типов фотодиодов [80]. Принцип действия фотодиодов основан на генерации свободных носителей заряда в обратносмещенно i рп-переходе [19]. Основные характеристики существующих фотодиодов представлены в табл. 4.8 [80]. Их сравнение показывает, что одновременно наибольшей чувствительностью и быстродействием в спектральной области 0,6...1,2 мкм обладают лавинные фотодетекторы, представляющие собой твердотельный аналог ФЭУ. Высокая чувствительность лавинных фотодиодов объясняется наличие м внутреннего усиления вследствие лавинообразного размножения свободных носителей в обедненной зоне рп-перехода под действием электрического поля высокой напряженности. По сравнению с ФЭУ прикладываемое к лавинному фотодиоду напряжение обратного смещения не велико (порядка 100 В), однако малые размеры обедненной зоны создают высокие напряженности электрического поля, обеспечивающие внутреннее усиление порядка 10 и более. [c.182]

Преобразование оптического излучения в электрический сигнал в передающих телевизионных трубках может осуществляться также на основе внутрен-него фотоэффекта. При этом следует отметить, что высокая квантовая эффективность фоторезцсторов и фотодиодов, из которых изготавливаются полупроводниковые фоточувствительные мишени, позволяет делать достаточно чувствительные передающие телевизионные трубки малых геометрических размеров. К этой группе передающих телевизионных трубок относятся видиконы. [c.13]

Потери, вызванные переизлучением, поглощением, френелевским отражением и полным внутренним отражением от поверхности полупроводника снижают достижимую мощность f t2/п(1 + nf. Иммерсия и просветление могут уменьшить френелевские потери. Внешняя квантовая эффективность Лвнеш = / Пвпеш- [c.238]

Для передачи сигналов в диапазоне длин волн 1. .. 2 мка прямое детектирование с использованием р-/-п-фотодиодов или лавинных фотодиодов остается самым удобным методом восстановлеиия электрического сигнала из оптического как в замкнутых, так и в открытых системах связи. Однако возможное использование более длинных или более коротких волн заставляет рассмотреть другие методы и другие типы устройств детектирования оптических сигналов. При длинах воли меньше 1 мкм становится целесообразным использовать фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Достоинством ФЭУ является то, что они имеют большую площадь ( окатода (до 10 см ), очень высокий внутренний коэффициент умножения (более 10 ), вносят относительно небольшой аддитивный шум и имеют полосу пропускания свыше 1 ГГц. Основными недостатками ФЭУ являются низкая квантовая эффективность (менее 0,1), большой размер, ограниченный срок службы, хрупкость и необходимость использования стабилизированных высоковольтных источников питания (обычно около 1 кВ). На более длинных волнах, в частности на 10 мкм, связанных с лазерными источниками излучения на СОг, становится целесообразным использование гетеродинного детектирования, обеспечивающего более высокую чувствительность и дающего возможность реализовать другие методы модуляции. [c.414]

Реакции кулоновского возбуждения (см. п. 1) имеют ограниченную область применимости, поскольку с их помощью удается переводить ядра лишь в низшие возбужденные состояния. Однако эти реакции интересны, в частности, тем, что с их помощью можно измерять внутренний квадрупольный момент Qo ядра (см. гл. II, 7). Для пояснения рассмотрим простейший случай несферичных четно-четных ядер, у которых в основном состоянии спин равен нулю. Несферичное ядро обладает внутренним квадрупольным моментом. Однако, если спин этого ядра равен нулю, то за счет квантовых флуктуаций ориентация этого момента хаотически меняется. Поэтому, если время измерения велико по сравнению с частотой флуктуаций момента, то происходит усреднение по этим флуктуациям, так что и измеряемый момент (это и есть внешний квадрупольный момент Q) оказывается равным нулю. При кулоновском же возбуждении пролетающая частица эффективно действует на квадрупольный момент ядра в течение короткого промежутка времени, за который полное усреднение по хаотическим ориентациям произойти не успевает. Действительно, частота со хаотических флуктуаций ориентации квадрупольного момента имеет порядок Е/Н, где — энергия первого вращательного уровня ядра. Положив Е = = 20 кэВ, получим, что соответствующее характеристическое время [c.165]

В отличие от радиодиапазона, эффективность систем обнаружения и выделения оптических сигналов ограничивается не только щумами (внутренними и внещними), но и квантовой природой самих сигналов. Квантовые эффекты вносят дополнительную статистическую неопределенность в процесс обнаружения, и классическая теория обнаружения и выделения не может быть полностью применена для рещения задач обнаружения и выделения оптических сигналов (достаточно, например, указать на такой с первого взгляда парадоксальный факт, что при отсутствии внешних и внутренних щумов в системе связи оптического диапазона вероятность ошибочного приема информационного символа не равна нулю). В ходе последующего изложения (гл, 2 и 3) мы специально будем подчеркивать и анализировать эти особенности. [c.12]

К системе уравнений для смеси газов можно свести и описание поведения газа, состоящего из молекул с внутренними степенями свободы 1). Рассмотрим газ, состоящий из молекул, обладающих внутренними степенями свободы. Под внутренними степенями свободы можно понимать вращательные и колебательные степени свободы для многоатомных газов и возбуждение электронных уровней. Будем рассматривать поступательные степени свободы классически, а внутренние— квантовомеханически. Тогда состояние молекулы может быть описано заданием ее скорости и квантового числа 1—, 2,. .., характеризующего возбуждение внутренних степеней свободы. Все молекулы, находящиеся в каком-либо г-м квантовом состоянии, составляют газ г-го сорта. Таким образом, исходный газ с внутренними степенями свободы заменен смесью реагирующих газов, так как при столкновении молекулы в г-м состоянии с молекулой в состоянии / молекулы могут перейти соответственно в состояния k п I. Обозначим через ) вероятность (эффективное сечение) того, что в результате столкновения молекулы в состоянии г, движущейся со скоростью I, с молекулой в состоянии J и скоростью первая молекула перейдет в состояние k и приобретет скорость а вторая— соответственно в состояние I со скоростью Тогда, предполагая вероятности прямых и обратных переходов равными и повторяя рассуждения 2.2, получим [c.67]

Р.П) будет большой. Перекрытие волновых функций соседних атомов мало для электронов внутренних оболочек атома. Например, у редкоземельных металлов волновые функции электронов 4/-оболочки почти не перекрываются. Интеграл перекрыт 1я определяет быстроту квантового туннелирования электрона от одного иона к другому. Если эффективная масса электрона велика, то он туннелирует медленно от данного иона к соседнему. Очень узкие зоны, связанные с 1х-, 2х- и 2р-уровнями натрия, описаны в обзоре Слэтера [4], [c.352]

Смотреть страницы где упоминается термин Внутренняя квантовая эффективность : [c.421] [c.424] [c.68] [c.219] [c.221] [c.223] [c.248] [c.251] [c.255] [c.264] [c.284] [c.286] [c.287] [c.289] [c.199] [c.210] [c.90] [c.130] [c.265]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...