Mavzu: Yorug`lik diodi va lazer diodining xarakteristikalarini qiyosiy o`rganish

Ёруғлик диодлари. Ёруғлик диодларининг турлари, характеристика ва параметрлари
Ёруғлик диодини тайѐрлашда ѐруғликни осон нурлантирадиган, GaAs, GaAlAs, InGaAsP, GaP, SiC каби тўғри зонали ярим ўтказгич материаллардан фойдаланилади. Агар 3-4 турдаги элементлардан фойдаланилса, компонентларнинг ўзаро нисбатига мос ҳолда тақиқланган зона Еq энергияси ўзгаради. Бу билан турли тўлқин узунликларини нурлантирувчи манбаларни яратишга имкон туғилади. Компонентларнинг ўзаро нисбатини ўзгаришидан синдириш коэффициенти ҳам ўзгаради.
Уч элементли кимѐвий бирикмалар қуйидагича тасвирланиши мумкин:
AlxGa1-xAs, 0x1,
бу ерда х – компонент қисм (моляр масса).
p-n ўтишли турли материаллардан тузилган бундай ярим ўтказгичлар гетеротузилиш ѐки гетероўтиш дейилади.
ЁД ларнинг параметрлари:
- нурланишнинг тўлқин узунлиги λ,
- нурланиш спектрининг кенглиги Δλ,
- нурланиш қуввати Р_нур,
- ноасосий заряд ташувчиларнинг яшаш вақти  ва
- нурланиш қувватининг йўналганлик диаграммаси Ө.
ЁД йўналганлик диаграммаси кенглиги юза текислигида 1200 ни ташкил этади

Ёруғлик диодининг йўналганлик диаграммаси
Оптик толага киритиш мумкин бўлган максимал қувват Рс , сонли апертурадан аниқланади ва қуйидаги формуладан хисобланади:
Р_с= P_o (NA)
Р_о - манба учун тўлиқ нурланиш қуввати.
ЁД дан оптик толага киритиладиган қувват, унинг сонли апертураси квадратига пропорционал. NA қиймати 0,15...0,24 оралиқда танланади. Агар NA=0,2 га тенг бўлса, унда толага киритиш самарадорлиги 4% дан ошмайди, бу қувватни 14 дБга йўқотилишига мос келади. Шу тариқа ЁДдан фойдаланиш нурланишни толага самарали киритиш муаммосини юзага келтиради. Бу муаммо нурланишни толага киритишни юқори коэффициентини таъминловчи махсус ѐруғлик диодларини қайта ишлаш, шунингдек микролинзаларни қўллаш ѐрдамида ҳал қилинади.
ЁДни асосий икки тури мавжуд:
1. Сиртдан нурлантирувчи ЁД,
2. Ёнидан нурлантирувчи ЁД.
ОА тизимларида қўлланиладиган GaAs асосидаги сиртдан нурлантирувчи ЁДининг одатий тузилиши кўрсатилган расмда кўрсатилган. Оптик тола билан физик мослашув ва ѐруғликни кучли ютилишини олдини олиш учун GaAs ли сохага чуқурча ўйилади. Нурланувчи сирт юзаси нисбатан кичик ўлчамли (d ≈50 мкм) бўлиб, оптик тола диаметрига мос равишда танланади. Нурни оптик толага киритишдаги йўқотишлар 1200 0.5 0.5 Ө 79 мослаштирувчи қурилма қўлланилмаган холда толани NA сонли апертурасига боғлиқ бўлади ва 14...20 дБ ни ташкил этади. Мослаштирувчи қурилмаларни қўллаш бу йўқотишларни камайтиришга имкон беради.

Ёнидан нурлантирувчи ЁД тузилиши 4.5-расмда кўрсатилган. Ёнидан нурлантирувчи(ѐнидан нурлантирувчи) ЁД ларда иккиталик гетеротузилиш ишлатилади.

4.6 а ва b расмларда мос равишда бир томонлама чегарали гетеротузилиш БГТ ва икки томонлама чегарали гетеротузилиш ИГТ кўрсатилган. БГТли ЁД ларда тўғри силжитиш таъсирида электронлар р-n ўтиш орқали инжекцияланади, сўнг р(GaAs) - p(AlxGa1-xAs) ўтишни потенциал барьери билан тутиб қолинади.
Нурланиш рекомбинацияси кўпинча d қалинликли актив сохада рўй беради.
ИГТ анча юқори хусусиятларга эга. Бундай тузилишда актив нурланиш рекомбинацияси (4.6-расм) ўнг ва чапдаги потенциал барьерлар эвазига рсоҳада (GaAs) кузатилади ва нурланишни амалда d соҳа доирасида юзага келишига ѐрдам беради.

Ёнидан нурлантирувчи БГТ ва ИГТларни ишлатиш нурланишни юзада тарқалишини камайтиради. Нормал p-n ўтишда тахминан 300 гача камайтиради.
Сиртдан нурлантирувчи ЁД ларга нисбатан ѐнидан нурлантирувчи ЁД ларни нурланиш қуввати 2-5 марта кичик бўлади. Бироқ, ѐнидан нурлантирувчи ЁД да йўналганлик диаграммасининг торлиги эвазига нурни оптик толага киритишда йўқотишлар кам бўлади ва NA га боғлиқ равишда 10...16 дБ ни ташкил этади.
ЁД ларда нурланиш қуввати 0,01...0,1 мВт га тенг.
Ёруғлик диоди қуйидаги асосий характеристикалар билан тафсивланади:
- вольт – ампер характеристикаси;
- ватт – ампер характеристикаси;
- спектрал характеристикаси. 4.7-расмда ЁД нинг нурланишининг спектрал характеристикаси берилган. Сиртдан нурлантирувчи ЁД да λ=0,85 мкм да нурланиш спектри кенглиги Δλ=40 нм га, нурлантирувчи кесимли ЁД да λ=1,3 мкм да нурланиш спектри кенглиги Δλ=90 нм га тенг.

ЁД ни энг муҳим параметрлари бу унинг ишончлилиги ва хизмат қилиш муддатларидир. Ёруғлик диодларидан узоқ вақт фойдаланиш натижасида нурланиш қуввати камаяди. Харорат 10-200 С га ошса, хизмат муддати икки баробар қисқаради. Алоқа тизимларида фойдаланиш учун хизмат муддати ер алоқа линиялари учун 105 соатни ва сув ости алоқа линиялари учун 106 соатни ташкил этиши керак.
ЁД лар учта тиниқлик ойналари 850, 1310 ва 1550 нм да ишлатиш учун ишлаб чиқарилади. Лекин, улар кўпроқ 850 ва 1310 нм да қўлланилади. ЁД ларни ишлаб чиқариш лазер диодларига қараганда арзон

Тузилишининиг таққосий соддалиги, юқори ишончлилиги ва нурланиш тавсифларининг температурага кучсиз боғлиқлиги, нурланиш спектрининг кенглиги (60 нм гача), нурлантирувчи частота оралиғининг торлиги (100-200 МГц) ва тезкор эмаслиги сабабли ЁД лар асосан паст тезликли тизимларда ахборотларни яқин масофага узатишда қўлланилади.