Г.П. Яровой, П.В. Тяпухин, В.М. Трещев, В.В. Зайцев, В.И. Занин - Основы полупроводниковой электроники, страница 20

Если к такому p–n-переходу приложить прямое смещение V , резкоснижающее потенциальный барьер, то в нем появится область A c инверсионным заполнением зон: над практическисвободными уровнями валентной зоны располагаются полно149Рис. 9.5. Схема устройства полупроводникового инжекционного лазера на p–n-переходеЭтот принцип и положен в основу работы полупроводниковых лазеров, схема устройства которых показана на рис.9.5. Кристалл с p–n-переходом имеет форму параллелепипедаили неправильной пирамиды: две противоположные граниделают строго параллельными и перпендикулярными плоскости p–n-перехода, они играют роль оптического резонатора,направляющего стимулированное излучение, возникшее вплоскости перехода, проходить через него многократно.

Дведругие грани могут быть направлены под углом к основаниюи оставляются грубо обработанными, вследствие чего излучение через них проходит минимально. Когерентное излучение выводят через одну из граней оптического резонатора.Для возникновения генерации необходимо создание такойинверсной заселенности зон, при которой усиление света вактивной области перекрывало бы все его потери, связанныес прохождением через диод и малым отражением его зеркальных граней.150Все это приводит к резкому росту мощности излучения Wизл иизлому кривой зависимости Wизл от тока I при I = I порог (рис.9.6). Главной проблемой для полупроводниковых лазеров является проблема отвода тепла в области p−n-перехода.Рис.

9.6. Зависимость мощности светового излучениялазерного диода на p–n-переходе от тока: 1– спонтанное излучение, 2 – индуцированное излучениеТок I порог. , при котором выполняется это условие и возникает генерация, называют пороговым. До порогового токалазер работает как обычный светодиод, испуская спонтанноеизлучение с равномерной плотностью во всех направлениях.Лучи, не попавшие на отражающие грани кристалла, полностью поглощаются в нем. Кроме того, лучи, упавшие на этиграни под углом θ > 17 0 , испытывают полное внутреннее отражение и в конечном счете тоже поглощаются в кристалле.Поэтому из светодиода выходит всего около 2% излучения,возникшего в нем в результате излучательной рекомбинации.При переходе же к режиму генерации практически всеизлучение концентрируется в плоскости p–n-перехода, распространяясь перпендикулярно отражающим граням.

Крометого, при I > I порог , вследствие роста вероятности вынужденных оптических переходов, увеличивается отношение вероятностей излучательной рекомбинации к безизлучательной.151152БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКСОДЕРЖАНИЕ1. Гусев М.Б., Дубинин Е.М. Физические основы твердотельной электроники. – М.: Изд-во МГУ, 1986.2. Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы. – М.: Высшая школа, 1981.3.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х т. –М.: Мир, 1984.4. Ржевкин К.С. Физические принципы действия полупро-водниковых приборов. – М.: Изд-во МГУ, 1986.5. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника. – М.: Высшая школа, 1986.6. Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника. – М.: Высшая школа, 1991.7. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника. – Ростов-наДону: Феникс, 2001.153Предисловие……………………………………………………. 3Введение………………………………………………………… 41. ОСНОВЫ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ1.1. Волновое уравнение Шредингера……………………..

61.2. Движение свободной частицы………………………… 81.3. Квантование частицы, движущейся в потенциальнойяме………………………………………………………. 121.4. Система из двух потенциальных ям…………………..151.5. Движение частицы в одномерном периодическомполе……………………………………………………...171.6. Энергетические зоны твердого тела…………………..202. СТРУКТУРА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ2.1. Кристаллическая решетка твердого тела……………..242.2. Типы связей в кристаллах……………………………… 272.3. Ковалентная связь……………………………………… 302.4. Дефекты кристаллической структуры………………… 323. НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ3.1. Движение электронов в кристалле. Понятие обэффективной массе…………………………………..… 363.2.

Плотность состояний…………………………………... 373.3. Распределения Больцмана, Ферми и Бозе−Эйнштейна 403.4. Собственные полупроводники…………………………. 433.5. Электроны и дырки. Доноры и акцепторы……………. 453.6. Концентрация носителей заряда в полупроводниках… 533.7. Концентрация носителей и положение уровняФерми в собственном полупроводнике……………….. 563.8. Концентрация носителей и положение уровняФерми в примесном полупроводнике……………..….. 574.

ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ4.1. Электрическая проводимость и подвижностьэлектронов……………………………………………… 604.2. Неравновесные носители заряда в полупроводниках.. 634.3. Процессы генерации и рекомбинации………………... 654.4. Диффузия……………………………………………….. 701544.5. Соотношения Эйнштейна………………………………4.6. Электрические поля в полупроводниках……………...4.7. Пространственный заряд………………………………5.ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ5.1. Основные уравнения для анализа работыполупроводниковых приборов…………..……………5.2. Электронно-дырочный переход……………………….5.3. Диаграмма энергетических зон равновесногоp−n- перехода…………………………………………….5.4.

Инжекция и экстракция неосновных носителей……..5.5. Вольт-амперная характеристика p−n-перехода……….5.6. Диффузионная емкость p−n-перехода………………….5.7. Пробой p−n-перехода……………………………………6. БИПОЛОЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ6.1. Принцип действия биполярных транзисторов……….6.2. Схемы включения транзисторов………………………6.3. Модель Эберса-Молла…………………………………7. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ7.1. Эффект поля и поверхностная проводимость………..7.2.

Полевой транзистор с изолированным затвором…….7.3. Полевой транзистор с p−n-переходом…………………8. ПРИБОРЫ НА ЭФФЕКТАХ СИЛЬНОГОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ8.1. Туннельные диоды……………………………………..8.2. Диоды Ганна……………………………………………9.ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ9.1. Преобразование световых сигналов в электрические9.1.1. Однородный полупроводник……………………….....9.1.2.

Фотоэффект в p−n-переходе………………………..9.2. Преобразование электрической энергии в световую….9.2.1. Светодиоды……………………………………………9.2.2. Полупроводниковые лазеры………………………….Библиографический список…………………………………..1557273767880869498102106114119120122123128130132138138141147147148153.