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

Nurlanish manba turlari. [5]
Nurlanish manbalarining turli xususiyatga ega bo’lgan ikkita asosiy turlari mavjud. Issiqlik nurlanish qizigan jismlardan vujudga keladi va uning intensivligi va energiyasi barcha to’lqin uzunliklar λ T4 ga (absolyut temperature) proposional o’sadi , T ni oshishi natijasida jismni nurlanish imkoniyati ϕ(λ) egriliklarni maksimumlari kichik to’lqin uzunliklar tomon siljiydi (1.2.- rasm), bunda bu maksimumga to’g’ri keluvchi to’lqin uzunlik , λmax = b2T-1 , buyerda absolyut qora

1.3-rasm. Absolyut qorajism issiqlik nurlanish spektri.

jism uchun b2 = 2898mkm.K 0,5 λmax dan 3 λmax gacha oraliqda barcha nurlanishni 90% ga to’g’ri keladi. λmax = 1mkm T= 2898 K da nurlanishni asosiy qismi infraqizil sohaga to’g’ri keladi . Berilgan λ ga to’g’ri keluvchi h√ = 1,24 /λ (bu yerda λ mikromertlarda, h√ - elektron - voltlarda) formuladan kvantlar energiyasini anqlash mumkin. Volfram va boshqa metallar uchun b2 koeffisient qiymati (b2 = 2660mkm.K) ancha kam. Qizdirgich lampalarni yetarlicha miniayutr qilish mumkin,biroq ularni f.i.k. kichik va inertligi katta, undan tashqari elektrodlarini balon ichiga joylashtirish ham kerak, bu yarimo’tkazgichli sxemalar texnologiyasi uchun to’g’ri kelmaydi. Elektr maydon ta’sirida va boshqalar) .

1.4 – rasm. Birqancha yario’tkazgichlarni lyuminesensiya spektrlari.Uzuq chiziqlar bilan kremniyli fotodiodni sezgirlik sohasi ko’satilgan. [6]

Hozirgi zamon optoelektronikasida asosan qattiq jismlarning lyuminesensiyasidan (sovuq nurlanish) foydalaniladi. Nurlanish uchun zaruriy lyuminesensiya energiya har qanday issiqliksiz ( fotonlar yoki elektronlar bilan .nurlatish, elektr maydon ta’sirida va boshqalar) usulda berilishi mumkin.Mos ravishda fotolyuminisensiya , elektrolyuminesensiya va lyuminisensiya boshqa turlari bilan farqlanadi.Odatda , lyuminisensiya uy temperaturasida va undan past temperaturalarda , qaysiki bunda issiq nurlanish juda oz va barcha ko’zga ko’rinadigan nurlanish lyuminesensiyadan iboratdir.Umumiy holda tegishli temperaturadagi nurlanish issiqlik va lyuminesensiyadan iborat, shuning uchun C.I. Vavilovni aniqlashi bo’yicha lyuminesensiya deb, tegishli temperaturada issiqlik nurlanishlardan ortiqchalariga aytiladi va qo’zg’otish to’xtatilgandan so’ng davomiylidi yorug’lik to’lqin davridan (tc ≈ 10-14 s) katta. Odatda lyuminesirlovchi moddalarda (lyuminoforda) bu ushlab turish reaksiyasi qo’zg’lishni o’chishidan tc ancha katta va lyuminaforda energiyani o’zgarish jarayonini berib,lyuminesensiya uchun xarakterli bo’ladi.[7]
1.5 – rasmda yarimo’tkazgich tomonidan energiya yutulishlar natijasida ro’y beruvchi elektron o’tishlar sxemasi berilgan. Amalda barcha teskari o’tishlarda elektronlar energiyasi kamayadi, u yoki bu spectral sohasida nurlanish yuz beradi. Turli man qilingan zonali va turli krishmalar kiritilgan yarimo’tkazgichlardan foydalanib, nurlanishni barcha ko’zga ko’rinadigan va infraqizil diapazonyaqinidagi nurlanishlarni olish mumkin(4 – rasm).
Zonalararo o’tishlar 1 ning to’g’ri zonali materiallarda ehtimolligi ancha yuqori
(1.5 – rasm). Ko’zga ko’rinadigan nurlanish spektri (0,38 – 0, 7) kengligi man qilingan zonalar kengligi 1,6 – 3.0 eV oraligiga mos keladi.Krishmali sathlar qatnashgan (2, 3, 4 ) nurlanuvchi o’tishlar to’g’ri va noto’g’ri zonali materiallarda bo’lishi mumkin.[8]
1.5 – rasmdagi 2 o’tish oraliq akseptor orqali o’tkazuvchanlik zonasida elektronni va valent zonasida kovakni rekombinasiyasiga to’g’ri keladi, 3 – o’tish shtrx ikki turdagi yaqin joylashib hosil bo’lgan donorli(D) va akseptorli (A) orqali bo’ladi. Bu barcha hollarda energiyani yutilish va nurlanish jarayonida o’tkazuvc hanlik va valent zonalar qatnashadi ,bunga mos lyuminesensiyani rekombinasiyali deb ataladi. Krishma markazi oralig’ida qo’zg’olgan asosiy sathdan elektronni o’tishi 4 yuz beradi, bunga to’g’ri keluvchi lyumiesensiya ichki markaziy deb ataladi.Qattiq jismlardagi bu ikki ko'rin’shdagi lyuminesensiyalar ma’lum darajada harxil xarakteristikalarga ega bo’ladi.
Past temperaturalarda va yuqori qo’zg’otish sathlarida ekiston holat (5 o’tish) orqali rekombinasiya bog’liq lyuminesensiya paydo bo’lishi mumkin.Bunda chiqayotgan fotonlar energiyasi ΔE ga yaqin.
Krishmalardan tashqari, qaysiki lyuminisensiya markazlari ( ularni ko’pincha aktivatorlar deb ataladi) hosil qiladi, kirishmalar mavjudki, ular o’chirish markazlari hosil qiladi , ya’ni bu markazlar orqali rekombinasiya nurlanishni hosil qilmaydi.Yarimo’tkazgich ZnS_e da o’chirgichlar bo’lib , masalan , Fe, Co, Ni bo’lishi mumkin.O’chirish markaz sathlarni nurlanishsiz o’tishlar (7 o’tish) 2.2.5 – rasmda uzuq chiziqlarda ko’rsatilgan.
Nurlanishsiz energia qo’zg’atish issiqlik energiyasiga aylantirish imkonini boshqa imkoniyati Oje jarayonlar deb ataluvchi , qaysiki energiya electron ancha 34
past sahga o’tishi (8 o’tish)da ajralgan energiya o’tkazuvchanlik zonasidagi boshqa elektronga beradi, qaysiki buzonada yuqori sathga ko’teriladi (9 o’tish).
Keyin bu elektron o’tkazuvchanlik zonasi tushib qoladi (6 o’tish). Oje – jarayonlarni extimolligi erkin zaryad tashuvchilarning konsentrasiyasi oshishi bilan
o’sadi.


1.5 - rasm.Yorug’likni nurlanishi bilan yuz beradigan elektron o’tishlar (1- 5) va yuz bermaydigan (6- 9) elektron o’tishlar.
lyuminesensiyaning ichki kvant chiqish qiymati ηk bilan aniqlanib, u berilgan energiyani qancha qismi nurlanishga aylanganini ko’rsatuvchi ahamiyatli xarakteristikalaridan biridir.Elektrolyuminesensiya holat uchun ηk kristal orqali o’tgan har bir elektronga to’g’ri keluchi vujudga keltirilgan fotonlar soniga teng. Ba’zibir elektrolyuminesent nurlagichlar uchun kvant ichki chiqish ηk birga yaqinlashishi mumkin, ayniqsa past temperaturalarda.[9]
Agar nurlanish yarimo’tkazgichli fotoqabul qilgichda qabul qilinayotgan bo’lsa, unda uni spectral sezgirligi yorug’lik manba nurlanish spektri bilan mos kelishi kerak.Qulay qabulqilgich kremniyli diod bo’lib, u keng spectral sezgirlikka ega.
Turli markazlarni lyuminsension nurlanishlari o’z-o’zidan va bir – biriga bog’liq bo’lmagan boshqa markazlarda ro’y berishi mumkin. Bu holatda chastota , qutblanish va yorug’likni tarqalish yo’nalishi turli ( nikogeret nurlanish) bo’lishi mumkin. Boshqa holatlarda majburiy nurlanish amalga oshirilishi mumkin, bunda bitta markazdan bir xil chastotali va qutiblangan stimullashgan nurlanish (kogerent nurlanish) olinadi. Optoelektronikada nokogerent nurlanish manbalari ( yorug’lik diodldri, kukun ko’rinish asosidagi va plyo’nkali lyuminoforlar) foydalaniladi, xuddi shunday kogeret (lazerlar) nurlanishlardan foydalaniladi.