Nov 17, 2022 Jätä viesti

Lasereiden vuotovirta

Puolijohteiden alalla diodit eivät ole aivan ihanteellisia katkaisuun, kun ne ovat käänteisessä katkaisussa. Vastapaineessa katodista anodille tapahtuu pieni virtavuoto. Tämä virta on yleensä hyvin pieni ja mitä korkeampi vastajännite, sitä suurempi vuotovirta ja mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi vuotovirta. Suuri vuotovirta aiheuttaa suuria häviöitä, erityisesti suurjännitesovelluksissa.

Syy: Puolijohdemateriaalin sisäisestä rakenteesta katsottuna käänteissähkökenttä E, jonka käänteinen jännite synnyttää PN-liitoksen potentiaalisulkualueella, on suurempi kuin potentiaalin hajavarauksen muodostama sähkökenttä E estealue. tämä johtaa käänteiseen vuotovirtaan PN-liitoksen läpi. Sulkualueen ohuus ja käytetyn käänteisen jännitteen suuruus yhdessä määräävät vuotovirran suuruuden.

Lasersirussa, joka on myös eräänlainen diodi, kun sen liittimiin kohdistetaan myötäsuuntainen bias, elektronit virtaavat N:stä aktiiviselle alueelle, mutta myös joillakin elektroneilla on tarpeeksi energiaa roiskuakseen pois aktiiviselta alueelta ja virratakseen P-aluetta ja näitä P:hen virtaavia virtoja kutsutaan vuotovirroiksi. Vuotovirrat voidaan jakaa kahteen osaan, joista toinen on edellä kuvatulla tavalla ja toisessa on riittävästi lämpöenergiaa potentiaaliesteen ylittämiseksi. Toinen osa johtuu siitä, että pieni määrä elektroneja itse P-energiassa tunkeutuu tai ajautuu P-kosketusalueelle muodostaen vuotovirran. Vuotovirrat eivät vaikuta luminesenssiin ja heikentävät vain laitteen sisäistä kvanttitehokkuutta. Se on myös erittäin herkkä lämpötilalle ja vuotovirta kasvaa nopeasti lämpötilan noustessa.

a563e2dc7a682c37bee9245985ec233


Myös lyhyiden aallonpituuksien laserit ovat alttiimpia vuodoille kuin pidemmän aallonpituuden laserit.

217fcdd933a9a66caffdde559165601

Kuten yllä on esitetty, AlGaIn-fosfidisirujen, joiden aallonpituus on 690 nm, välinen energiarako on 400 meV, mutta ero AlGaIn-fosfidin välillä, jonka aallonpituus on 650 nm, on vain 320 meV, mikä helpottaa elektronien karkaamista. Useita tapoja vähentää vuotoa lyhytaaltoisessa AlGaN-fosfidissa: 1) Lisää P-päällysteen seostuspitoisuutta. Johtavan energiavälin eron kasvattaminen vaikeuttaa elektronien ylittämistä potentiaalin kanssa. 2) Kvanttikaivojen määrän lisääminen mahdollistaa enemmän kantoaaltoja ja vähentää virran leviämistä; kvanttikuivojen määrän kasvaessa laserin tuottamiseksi on ruiskutettava enemmän virtaa, jolloin kriittinen virta kasvaa.


Lähetä kysely

whatsapp

Puhelin

Sähköposti

Tutkimus