3-боб. Оптик алоқа тизимларида қЎлланиладиган ёруғлик манбалари

3.2 Ёруғлик диодлари


3.2.1. Ёруғлик диоди, унинг тузилиши ва иш механизми
Ёруғлик диоди номонохроматик ва нокогерент нурланиш манбаи бўлиб, уни тайёрлашда GaAs, GaAlAs, InGaAsP, GaP, SiC каби тўғри зонали ярим ўтказгич материаллардан фойдаланилади.
Қуйидаги 3.1а-расмда GaAs асосидаги ёруғлик диодининг одатий тузилиши кўрсатилган. У n турдаги GaAs қатлами сиртига рух атомларини диффузия қилиб, p-GaAs қатламини шакллантириш ва шу тариқа p-n ўтишли тузилма ҳосил қилиш йўли билан тайёрланади. Сўнгра p-GaAs ва n-GaAs қатламларининг ташқи сиртлари мос равишда алюминийли ва AuGe аралашмали пардасимон металлаштирилган қатламлар билан қопланади ва уларга олтин симли чиққичлар ўрнатилади. Асбоб асосини ташкил этган кристаллнинг юза сирти ўлчамлари 0,3-0,5 мм ли квадрат кўринишига эга бўлади.
Толали оптик алоқа тизимларида нурланувчи сирт юзаси нисбатан кичик ўлчамли (d ≈50 мкм) ёруғлик диодларидан фойдаланилади (3.1б расм). Бунинг учун ёруғлик диоди эмиттер соҳаси (p-GaAs соҳаси)нинг четки қисмлари протонлар билан бомбардимон қилинади. Натижада бу қисмлар нурланиш соҳасини чекловчи аморф тузилишли диэлектрик қатламга айланади.





3.1-расм. Ёруғлик диодининг тузилиши.
Инжекцион ёруғлик диоди (уни бундан кейин қисқача қилиб, ёруғлик диоди деб атаймиз) p-n тузилишли оптоэлектрон асбоб бўлиб, унинг иш механизми тўғри уланган p-n ўтиш орқали n соҳадан p соҳага инжекцияланаётган электронларнинг ва p соҳадан n соҳага инжекцияланаётган ковакларнинг ўзаро рекомбинацияси жараёнидан фойдаланишга асосланган.
Бу жараён натижасида электронлар юқори энергияли қўзғалган ҳолатдан (ўтказувчанлик энергетик соҳасидан) қуйи энергияли қўзғалмаган ҳолатга (валент электронларининг энергетик соҳасига) ўтиб, p-n ўтиш ва унга яқин ҳажмий фазода фотонлар энергияси қуйидаги муносабат билан аниқланадиган нурланиш ҳосил бўлади:
h ν ≥  W_М.Э.С., (3.1)


бу ерда h – Планк доимийси; ν – ёруғлик частотаси; W_М.Э.С. – ярим ўтказгич материали ман этилган энергетик соҳасининг кенглиги.


3.2-расм. Тўғри йўналишда уланган ёруғлик диодининг энергетик
диаграммаси.