3-боб. Оптик алоқа тизимларида қЎлланиладиган ёруғлик манбалари

3.2.2. Ёруғлик диодининг асосий характеристикалари ва параметрлари


Ёруғлик диоди қуйидаги асосий характеристикалар билан тафсивланади:
- вольт – ампер характеристика;
- ватт – ампер характеристика;
- спектраль характеристика;
- йўналганлик диаграммаси.
Қуйида бу характеристикалар билан қисқача танишиб чиқамиз.
Ёруғлик диодининг вольт – ампер характеристикаси
Ёруғлик диоди ўзгармас ток электр занжирининг элементи сифатида вольт – ампер характеристикаси, яъни диодга қўйилган кучланиш ва ундан оқиб ўтаётган ток орасидаги боғланиш билан тафсивланади (3.3-расм). Тўғри йўналишда, яъни ёруғлик диодига қўйилган кучланишнинг мусбат қийматларида, ундан ноасосий заряд ташувчиларнинг инжекцияси туфайли ҳосил бўладиган ток оқиб ўтади ва бу характеристика барча диодлар учун хос бўлган ночизиқли (экспоненциал) кўринишга эга. Чизмалардан кўринадики, бу йўналишда оқиб ўтадиган токнинг кескин ортиши турли ёруғлик диодлари учун турли кучланишларда, чунончи, GaAs учун 1В, InGaAsP диоди учун 0,8 В атрофида юз беради. Бу ҳол ёруғлик диодларини тайёрлаш учун ишлатилган ярим ўтказгич материаллари ман этилган энергетик соҳалари кенглигининг турлича бўлиши билан боғлиқ. Нурланиш частотаси қанчалик кичик (яъни, тўлқин узунлиги қанча катта) бўлса, ёруғлик диодидаги кучланиш тушиши ва демак, электр энергиясининг исрофи ҳам шунчалик кичик бўлади.
Тескари йўналишда, яъни ёруғлик диодига қўйилган кучланишнинг манфий қийматларида, ундан ноасосий заряд ташувчиларнинг экстракцияси туфайли ҳосил бўладиган жуда кичик миқдордаги (нА ва ундан кичик) ток оқиб ўтади. U_теск кучланишнинг муайян қийматларида p-n ўтишда содир бўладиган тешилиш ҳодисаси сабабли бу токнинг кескин ортиб кетиши кузатилади. (3.3-расмда келтирилган координата тизимининг 4-квадрантига қаранг).
Ёруғлик диодининг вольт-ампер характеристикаси умумий ҳолда қуйидаги миқдорий муносабат билан аниқланади:


I = A₁ exp (qU/kT) + A₂ exp (qU/nkT), (3.2)


бу ерда, q-электроннинг заряди; U- диоддаги кучланиш тушиши, k-Больцман доиийси; T- абсолют ҳарорат; A₁ ва A₂ - кучланишга боғлиқ бўлмаган параметрлар, n-сон қиймати 24 оралиғида ётган ўлчамсиз катталик. Бу катталикнинг қиймати U кучланишнинг ўзгариши билан бироз ўзгариши мумкин.
(2) муносабатдаги биринчи ҳад ёруғлик диодининг p-n ўтиши орқали оқиб ўтаётган рекомбинация токини, иккинчи ҳад эса, нурланиш билан боғлиқ бўлмаган сизиш токини ифодалайди.




3.3-расм. GaAsP ва InGaAs асосида тайёрланган ёруғлик диодлари-
нинг волт-ампер характеристикалари.
Ёруғлик диодининг вольт-ампер характеристикасидан унинг бир қатор параметрлари, чунончи, оқиб ўтаётган токнинг берилган қийматларига мос келган статик қарщилик R_ст, дифференциал қаршилик R_диф., тўғри йўналишда токнинг кескин ортишига мос келган бўсаға кучланиши U_бўс., токнинг номинал қийматига мос келган U_ном. кучланиш, щунингдек, тескари йўналишда уланган диоднинг p-n ўтишида содир бўладиган тешилиш ҳодисасига мос келган тешилиш кучланиши U_теш.ни аниқлаш мумкин.
4-расмдан кўринадики, ёруғлик диодида кучланишнинг озгина ўзгаришлари ток қийматининг кескин ортишига олиб келади. Бошқача қилиб айтганда, у ток билан бошқариладиган асбоб ҳисобланади. Бу ҳол ёруғлик диодининг иш режимини таъминлаш учун унга кетма-кет равишда чекловчи қаршиликни улашни талаб этади.