1tom - 0383.htm
443
н ы е диоды), максимальный: внешний квантовый выход (отношение числа вышедших фотонов к числу рожд╦нных) 1Г1()~40%. Плоскостные ИК-диоды используются в онтронах. ИК-диоды для волоконных линий связи (см. Волоконная оптика] обладают высокой энергетич. яркостью, которая достигается как за сч╦т локализации области протекания тока, так и за сч╦т сужения диаграммы направленности излучения вследствие волноводпых эффектов, проявляющихся при выводе излучения через боковые грани кристалла, параллельно плоскости ГП (торцовые диод ы). Быстродействие для диодов с сильнолегировапыыми активными областями ~1()~я≈10 ~9 с (см. также Свето-излучающий диод].
Г. применяются для создания при╦мников оптического излучения ≈ фотодиодов, лавинных фотодиодов, фототранзисторов и ф о т о т и-р и с т о р о в, преобразователей ИК-излучения в видимое. Наиб- быстродействие и чувствительность имеют Г. типа п+ ≈ л.0≈Р или р + ≈p°≈N (-(- означает сильное легирование, ° ≈ слабое), освещаемые через широкозонную область. Такие приборы обладают быстродействием <~ 10~10 ≈Ю-11 с и ту, близкой к 100%. Изменяя состав и, следовательно, &s компонент, можно в широких пределах изменять диапазон спектральной чувствительности фотопри╦мников. Использование Г. в лавинных фотодиодах позволяет управлять их осн. пара-
fD
£.
,
fl
9
Э
I≈≈^АЛ
-≈АЛЛ
©
а
Рис. 3. Зонная структура солнечных гетерофотоэлемснтов: а ≈ структура с промежуточным варизонным слоем; б ≈ структура с промежуточным преобразованием КВ-света в люминесцентное
излучение.
метром ≈ отношением коэф. ионизации электронов и дырок.
Ввод и вывод излучения в Г. без поглощения позволили создать эффективные эл.-люминесцентные фото-тиристоры (усилители света), а также преобразователи ИК-нзлучения в видимое, ДВ-граница чувствительности к-рых значительно сдвинута по сравнению с др. электронно-оптическими, преобразователями.
На основе Г. типа п≈р≈Р созданы солнечные батареи. Область их спектральной чувствительности Я~0,4≈0,9 мкм, что соответствует максимуму спектрального распределения интенсивности солнечного света; кпд ~ 25%, плотность снимаемой мощности ~ 40 Вт/см2. Наиб, преимуществами по сравнению с др. преобразователями обладают солнечные гетерофотоэле-менты при работе с концентрпр. потоками солнечной энергии. Гомопереход р≈п созда╦тся в узкозонном полупроводнике (рис. 3); широкозонное «окно», через к-рое падает излучение, состоит из неск. слоев полупроводников постоянного (с постоянным £g) и переменного (вари зонный полупроводник) составов. Для собирания макс, кол-ва фотонов осуществляется преобразование частоты коротковолноной (£ш^££а) части спектра солнечного света. В 1-м случае (рис. 3, л) часть фотонов поглощается в варизонном полупроводнике и рожд╦нные носители доставляются внутр. «тянущим» полем. £,- к Р~w-переходу, в цепи к-рого возникает электрич, ток. Во 2-м случае (рис, 3,6) поле EI доставляет носители в тонкий слой (&g3), где они рекомбинируют, а излуч╦нные при этом фотоны
поглощаются в области объ╦много заряда р≈п-перехода.
Г. с прямозоиными широкозонными полупроводниками, обладающими малыми временами т жизни неравновесных носителей и малыми их диффузионными длинами L, позволили создать быстродействующий диоды, транзисторы и тиристоры, работающие при комнатных темп-pax (Г-^ЗООК). В выпрямительных полупроводниковых диодах для увеличения пробивных напряжений требуется увеличение толщины слаболегир. области (баз ы), в к рой находится пространственный заряд. Это приводит к возрастанию потерь при протекании тока в прямом направлении из-за роста падения напряжения на базе. В гетородиодах с плавными гетеропереходами низкое падение напряжения на базе ╧ достигается благодаря увеличению L в «тянущем» поле. Увеличение эффективной величины L в базе осуществляется в Г. за сч╦т переноса носителей собств. рекомбинац, излучением.
В биполярных гетеротранзисторахс широкозонным эмиттером за сч╦т одностороннего характера ин/кекции эффективность эмиттерного гетероперехода ~ 1, независимо от легирования базовой и эмиттер-ной областей (см. Транзистор]. В гетеротранзисторах базовая область может быть легирована сильнее эмит-терной, что, уменьшая сопротивление базы и ╦мкость эмиттерного перехода, повышает быстродействие. Для предотвращения инжокции дырок в коллектор, затягивающей время рассасывания, в импульсных гетеротранзисторах наряду с широкозонным эмиттером используется н тироколоннык коллектор. В полевых транзисторах на ДГ с узкозонным каналом за сч╦т электронного ограничения улучшаются шумовые характеристики, а широкозсншый затвор улучшает управление каналом.
Т. к. тиристор может быть представлен в виде комбинации двух транзисторов с Г. типа р≈п≈р и п≈ р ≈ п, между к-рыми существует положит, обратная связь по току, то все сказанное о гетеротраняисторах применимо и к гетеротиристорам. Высокий т|/ позволяет управлять напряжением включения пут╦м преобразования электрич. сигнала в оптический в самой Г, и последующего его преобразования в электрический па коллекторном переходе. Это исключает ограничения на время включения, связанное с диффузией и дрейфом носителей заряда, а также с временем распространения включ╦нного состояния,
Гетеролазсры и гетсрофотоприсм-71 и к и, используемые в сочетании с пл╦ночными полупроводниковыми волноводами, могут выполняться на основе единой Г. и на общей полупроводниковой под-ложке объединяться (интегрироваться) в оптич. схему (методами пленарной технологии). Для управления условиями генерации и распространения света часто используются сложные Г., активный слой к-рых состоит из неск. слоев постоянного или плавно изменяющегося состава с соответствующим изменением eg. Помимо локализации света в пределах одного или неск. слоев в плоскости ГП, при создании интегрально-оптич. схем возникает необходимость дополнит, локализации световых потоков в плоскости волноводных слоев (в плоскости ГП). Такие волноводы наз. п о л о с к о в ы м и и создаются изменением либо состава и свойств полупроводника в плоскости вол нов одного слоя, либо толщины слоев. «Встраивание» гетеролазера в полноводную схему осуществляется с помощью оптического резонатора, образуемого периодич. модуляцией толщины водно-водного слоя. При определ. выборе периода модуляции благодаря дифракции в волноводе возникает волна, бегущая в обратном направлении. В результате формируется распредел╦нное отражение света (см- Интегральная оптика).
Материалы и технология. В приборах на основе Г. чаще всего используются полупроводники AUIBV и
О
О
а щ
ш
449
Физическая энциклопедия, т. 1
")
}
