Тиристорный светодиод – перспективы в ИК-области
Твердотельные источники света уверенно лидируют на сегодняшний день практически во всех областях оптоэлектроники. Помимо светодиодов, применяемых для индикации и освещения, существуют и специализированные виды для приложений, в которых требуется обеспечение каких-либо особых параметров. Одним из таких узкоспециализированных устройств является тиристорный светодиод.
Инфракрасные светодиоды
Светодиоды, излучающие электромагнитные волны в инфракрасном спектральном диапазоне, используются для различных применений, начиная от пультов управления бытовыми устройствами и заканчивая приборами для оптической спектроскопии газов и жидкостей. В последнем случае предъявляются особенно жесткие требования по диапазону длин волн, а также по световой мощности излучения.
Для увеличения мощности в среднем диапазоне инфракрасных длин волн Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе был разработан специальный полупроводниковый прибор – инфракрасный светодиод на основе тиристорной структуры.
Устройство и принцип работы
Как правило, в основе светодиодов заложена диодная структура, т.е. структура с одним p-n-переходом. Наиболее распространенными материалами, которые применяются для изготовления таких светодиодов, являются арсениды галлия, алюминия и индия. Однако полупроводниковые приборы такого типа, излучающие в диапазоне 1,6-2,5 мкм имеют недостаточную мощность для применения в оптической спектроскопии. Увеличить ее практически в два раза можно путем применения тиристорной структуры. В общем случае, тиристором называется ключевой полупроводниковый элемент, имеющий три p-n-перехода (см. рисунок).
При подаче на анод положительного напряжения 1-й и 3-й переход получают прямое смещение и открываются, а 2-й оказывается заперт. Однако при дальнейшем увеличении разности потенциалов между анодом и катодом наступает момент, когда потенциальный барьер 2-го перехода компенсируется за счет накопленного с двух сторон заряда дырок и электронов. Сопротивление тиристора резко уменьшается, ток возрастает. Создаются оптимальные условия для излучательной рекомбинации в этой граничной области.
По сравнению с диодной структурой, тиристорная позволяет работать на больших токах и значительно увеличить эффективность твердотельных источников света в ИК-области спектра.
