где pi и р2 - характерные постоянные, которые, по данным [180], составляют ipi=2, р2=1.

В промежуточной области токов /л2-10- А происходит некоторое возрастание крутизны ВАХ, что связано с увеличением вклада диффузионной составляющей полного тока через прибор, определяющей свечение в приборе. Дальнейшее увеличение тока через прибор сопровождается возрастанием силы света; при этом выделяются несколько участков с различным наклоном АЯХ (рис. 8.2). Использование аппроксимации L-~/" позволяет выделить участки с п-2; 1,5 и 1 соответственно в области малых, промежуточных и больших токов.

Анализ указанных характеристик (АЯХ, ВЯХ, ВАХ) позволяет в общем случае представить полный ток в виде суперпозиции двух компонент;

/ = ? + .=

(8.1)

2kT ] ° " \ kT

Выражение (8.1) справедливо для коротких р4-п структур при условии, что напряжение на приборе полностью распределяется на р4 и i-n переходах. В этом случае для АЯХ может быть найдено аппроксимационное соотношение

L = a{Y]Tbi-\)\

где a=/2«„Lo/(2/i,J bAIbJn..

Полученное выше соотношение имеет место, если излучательная рекомбинация преобладает в одной из сильнолегированных областей. Если же излучение генерируется в i-области структуры, а безызлучательная рекомбинация - в сильнолегированных областях, то АЯХ может быть аппроксимирована выражением [180]

(8.2)

й,Отн.ед. 10

1,отн.ед.

2,5 и,В

Рис. 8.1. Вольт-амперная (кривая 1) н вольт-яркостная (кривая 2) характеристики СИД на основе GaAscePo«

Рис. 8.2. Ампер-яркостиая характеристика СИД иа основе GaAso.ePo.*

Из соотношения (8.2) видно, что в области малых токов АЯХ линейна и переходит в сублинейную зависимость в области больших токов.

Аналогично ВАХ светоизлучающего р-п перехода в общем случае можно записать в виде

г; = f/p.„/1/2, (8.3)

где и р-п - напряжение на р-п или p-i-n переходе; Ri - сопротивление объема полупроводника и контактов металл - полупроводник; i?2 - сопротивление, обусловленное модуляцией компенсированной области полупроводника.

Из приведенных соотношений (8.2) и (8.3) следует выражение для ВЯХ:

Исследование ВАХ в области больших токов позволило установить, что сопротивление модуляции может быть определено из соотношения /?M=i?i+/?2/-.

Проведенный анализ основных характеристик светоизлучающих элементов ПЗСИ в статическом режиме позволяет перейти к рассмотрению импульсного режима этого класса полупроводниковых приборов.

Объективная оценка светотехнических параметров ПЗСИ в импульсном режиме затрудняется тем, что используемые в настоящее время фотоприемные устройства типа ФПИ (фотометр постоянного излучения), скорректирован-

ные по спектральной чувствительности глаза, предназначены для измерения постоянных световых потоков и по своим временным характеристикам не соответ-

480 -320 -

10 Q

Рис. 8.3. Зависимость силы света от скважности Q для р-п структур иа основе GaPrN (кривая /) GaAso.ePo,* (кривая 2)

160 -

Рис. 8.4. Зависимость силы света СИД на основе GaP : N от среднего тока /пр.и/Q в импульсном (Q=» =5, кривая 1) и статическом (Q= = 1, кривая 2) режимах

ствуют человеческому глазу. Указанная трудность может быть обойдена при визуальном сравнении свечения исследуемого прибора в импульсном режиме при частоте выше критической и излучением аналогичного прибора, работающего в статическом режиме. Указанный метод сравнения, по данным работы [181], позволяет добиться погрешности измерения 15Независимость силы света от скважности имеет гиперболический характер, что отражает закон Тальбота применительно к импульсным режимам работы индикаторов (рис. 8.3, кривые /, 2). В соответствии с законом Тальбота яркость источника излучения, пульсирующего с частотой выше критической, эквивалентна яркости такого постоянного источника, мощность излучения которого равна усредненной по времени мощности излучения импульсного источника.

Практически неизменное значение прямого падения напряжения в рабочем диапазоне токов, обусловленное большой крутизной ВАХ, позволяет использовать в качестве критерия оценки эффективности работы прибора в импульсном режиме зависимость силы света от среднего по времени значения тока. Из сравнения представленных на рис. 8.4 зависимостей Ivcp=f (Inp.JQ), снятых при практически эквивалентных энергетических условиях питания, видно, что импульсный режим питания приводит к существенному выигрышу в си.ке света в импульсном режиме по сравнению со статическим режимом питания прибора; при этом преимущество указанного режима проявляется во все большей степени при увеличении скважности. Это, в свою очередь, дает еще одну возможность уменьшения энергопотребления ПЗСИ, поскольку позволяет при неизменной средней силе света существенно уменьшить средний ток при практически неизменном прямом падении напряжения. Последнее обстоятельство имеет особенно большое значение при использовании ПЗСИ в системах с автономным питанием.

Выбор между статическим и импульсным режимами питания позволяет сделать характер ЛАХ. Если в достаточно широком диапазоне рабочих токов ЛАХ сублинейна, как, например, в структурах красного цвета свечения на основе GaP, легированного Zn и О, то предпочтение следует отдавать статическому режиму питания. В то же время в структурах на основе большинства используемых в настоящее время полупроводниковых материалов, таких как GaP, легированный азотом, GaP насыщенного зеленого цвета свечения с собственной акситонной рекомбинацией, GaAso,6Po,4. AU-Gai xAs, Ini-jcGaxP в широком диапазоне токов, ЛАХ суперлинейны и могут быть описаны зависимостями вида /щ=/Со/"пр, где я>1. При этом средняя по времени сила света [182].

/.cp = /CoCcpQ"-. (8-4)

Из приведенного соотношения видно, что в идеальном случае при обеспечении изотермических условий эксплуатации выигрыш в соедней силе света должен составлять 7? = Q"~ и не. должен