Излучающие полупроводниковые приборы

ИЗЛУЧАЮЩИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ, полупроводниковые приборы, преобразующие электрич. энергию в энергию оптич. излучения. В качестве осн. элементов И. п. п. используются излучающие диоды (ИД) — светодиоды и инфракрасные ИД, в к-рых энергия неосновных неравновесных носителей заряда, инжектированных под действием приложенного напряжения в активную область ИД, превращается в энергию излучения в УФ, ИК или видимой области спектра. В зависимости от назначения И. п. п. разделяются на ПП генераторы излучения и ПП приборы отображения информации (ПП индикаторы).
Полупроводниковые генераторы излучения (ПГИ) предназначены для использования в волоконно-оптич. линиях передачи информации (ВОЛПИ), беспроводных линиях связи в пределах прямой видимости, в составе оптоэлектронных пар для преобразования электрич. сигнала в оптический, а также для накачки твердотельных лазеров.

Различают ПГИ спонтанного и стимулированного излучения. Мощность ПГИ спонтанного излучения непрерывного действия в ИК области составляет 0,1—1 мВт при токе 10—20 мА (ПГИ малой мощности) и 10—500 мВт при токе 50—3000 мА (мощные ПГИ); напряжение 1,5—3 В. В ПГИ малой мощности, как правило, используются плоские ИД с большой равномерно светящейся поверхностью, в мощных ПГИ — плоские и полусферич. ИД (рис. 1).
В 80-х гг. получили распространение ПГИ спонтанного излучения с высокой интенсивностью излучения (/) и малой излучающей поверхностью ИД, являющиеся наряду с полупроводниковыми лазерами осн. элементной базой для создания ВОЛПИ. Типичные значения / таких ПГИ составляют 50—400 мкВт/ср при токе 50 мА в диапазоне длин волн 1,3—0,8 мкм соответственно; площадь излучающей поверхности (2—10) -10^-5 см². Созданы также однострочные излучающие матрицы (ИМ), предназнач. для считывания информации с перфокарт и перфолент в ЭВМ (маломощные ИМ на основе инфракрасных ИД), для записи информации на фоточувствит. носители (маломощные ИМ на основе светодиодов), для накачки лазеров на алюмоиттриевом гранате и др. (на основе мощных инфракрасных ИД). Кол-во элементов в ИМ обычно составляет 10—100 (шаг между элементами 0,05—5,0 мм). ИМ с шагом 0,5 мм и менее имеют, как правило, монолитную конструкцию, остальные ИМ — гибридную. Электрич. и светотехн. параметры элементов ИМ такие же, как и у дискретных ПГИ.
Для изготовления ПГИ используются эпитаксиальные структуры соединений типа А В и их твёрдых р-ров (GaAs, GaP, InAs, GaAs_1-xP_x, Al_xGa_1-xAs и др.).
Полупроводниковые индикаторы (ПИ) предназначены гл. обр. для визуального воспроизведения информации в устр-вах индивидуального и коллективного пользования. В зависимости от характера отображающей информации ПИ разделяются на дискретные (изображение в виде светящейся точки), шкальные (линия светящихся точек), знаковые (цифры, буквы, условные символы), графические, а также дающие полутоновое изображение. Кол-во элементов изображения в совр. ПИ составляет 1—10³. По конструкции ПИ всех типов делятся на монолитные и гибридные (рис. 2). Монолитная конструкция используется обычно при малых размерах изображения (не более 3 мм), гибридная — при больших размерах. В гибридных ПИ взаимное расположение элементов изображения определяется взаимным расположением кристаллов, размещённых на основании корпуса, размеры же светящихся элементов формируются с помощью монолитного пластмассового светопровода. Оптич. преобразование изображения точечного источника (одного кристалла) в изображение светящегося элемента ПИ осуществляется благодаря многократному отражению и рассеянию света внутри каждой из полостей светопровода, оптически изолированных между собой. Типичные значения силы света излучения в совр. ПИ 0,5—1,0 мкд при токе через элемент 10 мА и напряжении 1,5—3 В.
Осн. материалами для изготовления ПИ являются соединения типа А^III В^V и их твёрдые р-ры (GaP, GaAs_1-x, Al_xGa_1-x, ln_xGa_1-xP). Изменяя состав твёрдых р-ров, можно создавать ПИ с любым цветом свечения (от красного до зелёного), в т. ч. и приборы с многоцветным изображением.
ПИ находят широкое применение в контрольно-измерит. аппаратуре, фотокиноаппаратуре, системах отображения информации на самолётах, а также в бытовой технике (микрокалькуляторах, электронных наручных часах, электронных игровых устр-вах и т. п.). К осн. преимуществам ПИ по сравнению с др. индикаторами относятся: практически идеальная совместимость с управляющими БИС и СБИС, высокое быстродействие и, следовательно, простота реализации мультиплексного управления, широкий диапазон рабочих темп-р (от —60 °С до +70 °С). Срок службы ПИ обычно не менее 20—100 тыс. ч, срок хранения не менее 15—20 лет.

Источник
Электроника. Энциклопедический словарь
Москва, «Советская энциклопедия», 1991 г.