Asosiy qism I. Bob yarimo’tkazgichli yorug’lik manbalari va qabul qilgichlari

1.3 Optoelektron asboblarda nurlagich turlar
Optronlarda ancha keng universal ko’rinishdagi nurlagichlardan biri yario’tkazgichli ijeksion yorug’liknurlovchi diod – yorug’diod hisoblanadi. Uni afzalliklari quyudadilarga bog’liq:elektr energiyasini optikka aylantirishda FIK ni yuqoriligi; nurlanish spektrini (kvazimonoxromatikligi) qisqaligi; turli yorug’lik diodlar bilan keng spectral diapazonda yopilishi; nurlanishni yonalishligi;yuqori tezkorligi; ta’minlovchi kuchlanish va toklar qiymatlarini kichikligi; trnzistorlar va integral sxemalar bilan mosligi; to’g’ri tokni o’zgartirish bilan nurlanish quvvatini modullashni soddaligi; impuls va uzluksiz pejimda ishlash mumkinligi; ancha keng kirish toklar diapazonida vat- amper xarakteristikasini chiziqliligi; yuqori mustaxkam va chi damliligi;kichik o’lchamliligi;mikroelektron maxsulotlar bilan texnologik mosligi.
Yorug’lik diodlari elektronlar va kovaklar rekombinasiyasi hisobiga elektr energiyasini yorug’lik energiyasiga aylantiradi. Oddiy diodlarda elektronlar va kovaklar rekombinasiyasi issiqlik ajralishi bilan yuz beradi, yani yorug’lik nurlanishsiz. Bunday rekombinasiya fononli deyiladi. Yorug’lik diodlarda
rekombinasiya yorug’lik nurlanish yuz berib, qaysiki fotonli deyiladi. Odatda bunday nurlanish rezonansli va qisqa polosa chastotada yotadi. Nurlanishni to’lqin uzunligini o’zgartirish uchun tayorlangan yorug’likdiodininmaterialini o’zgartirish kerak, yoki ma’lum hollarda (ikkirangli yorug’likdiodlar) yorug’lik diod orqali to’g’ri tok o’zgartiriladi. 1.3.1 – a.b rasmlarda yorug’likdiod qurilmasimi sxematik belgisi, 1.3.1 – v rasmda esa uni nurlanish spectral xarakteristikalari berilgan. Ko’zga ko’rinadigan spektrda nurlaydigan yorug’likdiodlarini tayorlash uchun fosfid galliy yoki qattiq eritma GaAsP dan foydalaniladi. IQ – diapason yaqin uchun diodlar ko’pincha kremniy, arsenid galiy yoki qattiq eritma GaAlAs lardan foydalaniladi. [10]

1.3.1 –rasm. Yorug’lik diod strukturalari (a,b ) va spektral xarakteristikalar(v)

Yorug’likdiodda injeksion lyuminsensiya mexanizmi uchta asosiy jarayonlardan iborat: yarimo’tlazgichlarda nurlanish ( va nurlanishsiz) rekombinasiyasi , yorug’likdiod bazasiga ortiqcha asosiy bo’lmagan zaryadlarni injeksiyasi va genarasiya sohasida nurlanishni chiqishi. [11]

Yarimo’tkazgichda zaryad tashuvchilar rekombinasiyasi , eng muhimi , uni zona diagrammasi, tabiy krishmalar va nuqsomlarni mavjudligi, muvozanat holatdagi buzulishlar darajasi bilan aniqlanadi. Optron nurlagichlarning asosiy materiallariga to’g’ri zonali yarimo’tlazgichlar ( GaAs va uning uchlik brikmalari GaAlAs va GaAsP) kiradi, yani bularda ruxsat etilgan zona –zona to’g’ri optic otishlar bo’ladi . Zaryad tashuvchillarning har bir rekombinasiyasida bu sxema bo’yicha kvant nurlanish bilan yuz beradi, to’lqin uzunligi qaysiki energiyani saqlanish qonuni bo’yicha quidagi munosabat bilan aniqlanadi.

• 
  
  

bu yerda- ΔE- man qilingan zona kengligi yoki sahdan nurlandan energiya.

Biroq, nulanish rekombinasiyasi bilan kokurensiyada nurlanishsiz reekombinasiya mexanizlari mavjud no’lib, natijada ortiqcha energiya nurlanish ko’rinishida emas, issiqlika aylanadi.[12]
Turli rekombinasiy a mexanizmlarni nisbiy roli ichki chiqish nurlanish һich tushunchasini kiritish bilan ifodalanadi, bu nurlanish rekombinasiya extimolligini to’la (nurlanish va nurlanishsiz) rekombinasiya extimoligiga nisbatibilan( boshqacha aytganda generasiyalangan kvantlar sonini shu bilan injeksiyalabgan asosiy bo’lmagan zaryad tashuvchilar soniga ) aniqlanadi.Bu qiymat foydanalinadigan yorug’likdiod uchun materialni ahamiyatli xarakteristikasi hisoblanadi; aynan, 0Yorug’lik diodning aktiv kristal sohasida ortiqcha erkin tashuvchilar konsentrasiyasini yaratishda p-n o’tishga to’g’ri siljish kuchlanishda injeksiya yo’li bilan yaratiladi. [13]
Diodni aktiv sohasida nurlanish rekombinasiyasini ushlab turuvchi “foydali” tok komponenti bo’lib p-n o’tishda injeksiyalangan elektronlar toki hisoblanadi. To’g’ri tokni “foydasizlariga” quidagilar tegishli:
1.Kovak tashkil etuvchi Ip , n- sohaga injeksiyalangan kovaklar sababli va biroq p-n- o’tishlarda bir tomonlama injeksiya bo’lmaydi , bu fakt. Bu tok p- sohaga nisbatan n- soha qanchalik yuqori legirlangan bo’lsa shuncha kichik bo’ladi.
P-n- o’tishni hajmiy zaryad sohasida Irek (nurlanishsiz) rekombinasiya toki. Man qilingan zona kengligi katta bo’lgan yarimo’tkazgichlarda kichkina to’g’ri siljish kuchlanishlarda tok sezilarli bo’lishi mumkin.
Potensial to’siq orqali zaryad tashuvchilarni “to’g’ri sizib” otishiga bog'liq, Itun tunnel toki. Tok asosiy tashubchilar hisobiga bo'ladi va nurlanish rekombinasiyasiga xechnarsa bermaydi.
Yarimo’tkazgichni hajmiga va nuqsonlar xususiyatlariga bog’liq bo’lmagan, sirt xususiyatiga bog'liq bo'lgan sirqib o’quvchi sirt toki I_sir.
Generasiya sohasidan nurlanishni chiqishida quyidagi ko’rinishidagi energiya yo’qotishlar mavjud:
O’z - o’zidan yutilishdagi yo’qotish. Agarda genarasiyalngan kvantlar to’lqin uzunligi (1.3.1) formula aniqligida mos bo’lsa unda , u yutilishning “qizil chegarasiga” mos keladi, va bunday nurlanish yarimo’tkazgich qalinligida tezda yutiladi(o'z –o'zidan yutilish). Haqiqatda, to’g’ri zonali yarimo’tkazgichlaeda nurlanish yuqorida keltirilgan ideal sxema bo’yicha bo’lmaydi. Shuning uchun genarasiyalangan kvantlar to’lqin uzunligi (1.3.1) qaraganda ancha katta.
Ichki to’la qaytishdagi yo’qotishlar.Ma’lumki, yorug’lik nurini , optik muxit (yarimo’tkazgich) bilan optik zichligi ancha kichik (havo) chegaraga tushishida bu qismdagi nurlar uchun to’la ichki qaytish sharti bajariladi. Kristal ichidan qaytgan bunday nurlar,nixoyat o’z –o’zidan yutilish hisobiga yo’qoladi.
Teskari va yontomlaridagi yo’qotishlar. [14]
Yorug’likdiodning integral ko’rsatgichli nurlanishi tashqi kvant chiqish kattaligi hext bilan aniqlanadi.Yuqorida aytilganlardan,

bu yerda Kopt – optik nurlanishni chiqish koeffisienti;

ʏ - p- n- o’tish baza sohasiga asosiy bo’lmagan zaryad tashuvchilarning injeksiya koeffisienti;
Yoruglik diodning tashqi kvant chiqish ishi kattaligi qiymati hozirgi paytida (1 …5%) tashkil qiladi.
Bazibir optronlarda nurlagich sifatida lazerli injeksion diodlardan foydalanadi.
Injeksion lazer – bu monoxromatik nurlanishli diod. Kogerent monoxromatik nurlanish stimullashgan foton rekombinasiya taminlaydi, qaysiki aniq bir tokda zaryadlar injeksiyasida hosil bo’ladi. Stimullashgan foton rekombinasiya hosil qiluvchi minimal tok chegaraviy deyiladi. Chegara qiymatidan tokni oshish monoxromatik nurlanishni yomonlashish ro’y beradi.[15]