Thiết bị phát quang có chức
năng biến đổi tín hiệu điện
thành tín hiệu quang và phát tín
hiệu quang vào sợi quang để
thực hiện truyền dẫn thông tin.
Thành phần chủ yếu là nguồn
phát quang, có 2 loại:
Điốt phát quangLED
Light-emittingdiode
Điốt laze bán dẫn LD
Laser Diode
18 trang |
Chia sẻ: maiphuongtt | Lượt xem: 2047 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chương 3 Nguồn quang, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
CHƯƠNG 3
NGUỒN QUANG
2 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
NỘI DUNG CHƯƠNG 3
1. Các vấn đề cơ bản của Vật lý Bán dẫn
Các dải năng lượng
Vật liệu nguyên chất & Vật liệu ngoại lai
Các tiếp giáp pn
2. Light-Emitting Diodes
3. Laser Diodes
3 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Thiết bị phát quang có chức
năng biến đổi tín hiệu điện
thành tín hiệu quang và phát tín
hiệu quang vào sợi quang để
thực hiện truyền dẫn thông tin.
Thành phần chủ yếu là nguồn
phát quang, có 2 loại:
Điốt phát quang LED
Light-emitting diode
Điốt laze bán dẫn LD
Laser Diode
4 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
CÁC DẢI NĂNG LƯỢNG
Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử.
Các mức năng lượng tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron
xung quanh hạt nhân.
Electron bên ngoài có mức năng lượng cao hơn electron ở phía trong.
Khi có tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các hạt electron có thể
nhảy tửmức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại.
Theo giả thuyết của Albert Einstein , các quá trình này có thể sinh ra
hay hấp thụ các tia sángÆ Bước sóng của tia sáng phụ thuộc vào sự
chênh lệch năng lượng giữa các mức.
5 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
Khái niệm cơ bản 1
6 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
7 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
QUÁ TRÌNH HẤP THỤ
gEh == νε
E1 = EV = năng lượng vùng hóa trị
E2 = EC = năng lượng vùng dẫn
Eg = EC – EV = năng lượng dải trống
Quá trình hấp thụ: khi ánh sáng tới có
năng lượng photon
→ photon sẽ bị nguyên tử hấp thụ,
nguyên tử nhảy từ E1 lên E2 và được coi
đang ở trạng thái kích thích.
νh
).(10.626,6 34 sJh
h
−=
= νε
8 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
QUÁ TRÌNH PHÁT XẠ
Các nguyên tử ởmức E2 thường có xu
hướng quay về mức E1, và phát ra photon.
Quá trình phát xạ tự phát:
Photon phát ra có hướng ngẫu nhiên
và không có quan hệ về pha giữa
chúng
Quá trình phát xạ kích thích:
Khi có photon đập vào nguyên tử ở
trạng thái kích thích→ phát ra photon
có cùng tần số và pha theo các photon
tín hiệu ánh sáng tới.
νh
νh
νh
9 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
9
10 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
CHẤT BÁN DẪN
Chất bán dẫn (Semiconductor) là vật liệu trung gian giữa chất dẫn
điện (Conductor) và chất cách điện (Insulator).
Các chất bán dẫn thông thường là silíc (Si), germani (Ge) (nhóm 4).
11 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
BIỂU ĐỒ DẢI NĂNG LƯỢNG CỦA TINH THỂ THUẦN
12 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
CHẤT BÁN DẪN LOẠI “n” VÀ “p”
Tăng tính dẫn điện của vật liệu bán dẫn bằng cách pha thêm tạp chất:
Khi pha thêm các nguyên tố nhóm 5 (P, As, Sb,…) → electron tự
do trong vùng dẫn gia tăng → gọi là bán dẫn tạp chất loại donor
hay bán dẫn loại n.
Khi pha thêm các nguyên tố nhóm 3 (Ga, Al, In,…) → lỗ trống
trong vùng hóa trị gia tăng→ gọi là bán dẫn tạp chất loại acceptor
hay bán dẫn loại p.
P – Phosphorus As – Arsenic Sb – Antimony
Ga – Gallium Al – Aluminium In - Indium
13 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
CHẤT BÁN DẪN LOẠI “n”
14 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
CHẤT BÁN DẪN LOẠI “p”
15 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
VẬT LIỆU NGUYÊN CHẤT – VẬT LIỆU NGOẠI LAI
Vật liệu nguyên chất: không chứa tạp chất
Vật liệu ngoại lai: có chứa tạp chất
Sau khi quá trình phát nhiệt hay quá trình tái kết hợp xảy ra, ở trạng thái
cân bằng nhiệt, 2 dạng vật liệu trên luôn có:
Vật liệu (bán dẫn) ngoại lai có hai loại hạt mang điện:
Hạt mang đa số: các e trong bd loại n, các lỗ trống trong bd loại p
Hạt mang thiểu số: các lỗ trống trong bd loại n, các e trong bd loại p
Hoạt động của các thiết bị bán dẫn chủ yếu dựa trên sự bơm và trích
của các hạt mang thiểu số
2
inpn =
16 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
TIẾP GIÁP PN
17 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
TRẠNG THÁI PHÂN CỰC NGƯỢC
18 (09/2009)
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS
TRẠNG THÁI PHÂN CỰC THUẬN
Quá trình tái hợp các hạt mang điện là cơ chế phát ra ánh sáng