第2章电光信息转换 第2章电光信息转换 将电信号转换为光信号的器件称为 光电转换器件 本章主要介绍发光二极管、半导体 激光器、液晶显示器、阴极射线管及等 离子显示板。 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 1 第2章 电光信息转换 第2章 电光信息转换 ◼ 将电信号转换为光信号的器件称为 光电转换器件 。 ◼ 本章主要介绍发光二极管、半导体 激光器、液晶显示器、阴极射线管及等 离子显示板
第2章电光信息转换 第2章电光信息转换 ★2.1发光二极管 ★22半导体激光器 ★23液晶显示器 ★24阴极射线管 ★2.5等离子显示 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 第2章 电光信息转换 2 第2章 电光信息转换 ★ 2.1 发光二极管 ★ 2.2 半导体激光器 ★ 2.3 液晶显示器 ★ 2.4 阴极射线管 ★ 2.5 等离子显示
§2.1发光二极管 §21发光二极管 ■§2.1.1半导体光源的物理基础 §212发光二极管的工作原理、结构及驱动 ■§2.13LED的特性 ※,※ §214LED的特点及应用 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 §2.1 发光二极管 3 §2.1 发光二极管 ◼ §2.1.1 半导体光源的物理基础 ◼ §2.1.2发光二极管的工作原理、结构及驱动 ◼ §2.1.3 LED的特性 ◼ §2.1.4 LED的特点及应用
§2.1发光二极管 §21发光二极管 ■§2.1.1半导体光源的物理基础 在物质的原子中,存在许多能级,最低能 级E称为基态,能量比基态大的能级 Ei(=2,34)称为激发态 电子在低能级与高能级之间可以有3种跃 迁,下面以E与E2能级为例进行介绍。 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 4 §2.1 发光二极管 §2.1 发光二极管 ◼ §2.1.1 半导体光源的物理基础 在物质的原子中，存在许多能级，最低能 级E1称为基态，能量比基态大的能级 Ei(I=2,3,4…) 称为激发态。 电子在低能级与高能级之间可以有3 种跃 迁，下面以E1与E2能级为例进行介绍
E2 (1)受激吸收 hy El E (2)自发辐射 hv El (3)受激辐射 hv h El 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 5 （1）受激吸收 E2 E1 hv E2 E1 hv E2 E1 hv hv hv （2）自发辐射 （3）受激辐射
§2.1发光二极管 6 设在单位物质内,处于低能级E1和处 于高能级E2的原子数分别为N和N2°当 系统处于热平衡状态时,原子分布遵循 玻耳兹曼统计分布 N E,-E1 Expl kT 2.1.1-1 式中,k=1.381×1023K,为玻耳兹 曼常数,⑦为热力学温度。 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 §2.1 发光二极管 6 ◼ 设在单位物质内，处于低能级E1和处 于高能级E2的原子数分别为N1和N2。当 系统处于热平衡状态时，原子分布遵循 玻耳兹曼统计分布 2.1.1-1 − = − k T E E E N N 2 1 1 2 exp 1.381 10 J/ K −23 式中， k = ，为玻耳兹 曼常数，T为热力学温度
§2.1发光二极管 在热平衡状态下,总是有N1>N2。受激 吸收速率大于受激辐射速率。当光通过 这种物质时,光强按指数衰减,这种物 质称为吸收物质 ■如果N,>N,即受激辐射速率大于受激 吸收速率,当光通过这种物质时,就会 产生放大作用,这种物质称为增益介质 (或激活介质) 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 §2.1 发光二极管 7 ◼ 在热平衡状态下，总是有 。受激 吸收速率大于受激辐射速率。当光通过 这种物质时，光强按指数衰减，这种物 质称为吸收物质。 ◼ 如果 ，即受激辐射速率大于受激 吸收速率，当光通过这种物质时，就会 产生放大作用，这种物质称为增益介质 （或激活介质）。 N1 N2 N2 N1
§2.1发光二极管 ■半导体是由大量原子有序排列构成的共 价晶体 导带 导带 导带 能量 Ec Ec Eg/2 E Eg/2 Ef oO 价带 带价 价带 (a)本征半导体 (b)N型半导体 (c)P型半导体 图21.1-2半导体的能带和电子分布 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 §2.1 发光二极管 8 ◼ 半导体是由大量原子有序排列构成的共 价晶体。 导带 价带 Ec Ev Eg Ef Eg/2 Eg/2 能量 导带 带价 Ec Ev Ef Eg 导带 价带 Ec Ev Ef Eg (a) 本征半导体 (b) N型半导体 (c) P型半导体 图2.1.1-2半导体的能带和电子分布
§2.1发光二极管 根据量子统计理论,在热平衡状态下, 能量为E的能级被电子占据的概率为费米 狄拉克分布 P(E) E-E 2.1.1-2 1+exp kT E。称为费米能级,用来描述半导体 中各能级被电子占据的状态 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 §2.1 发光二极管 9 ◼ 根据量子统计理论，在热平衡状态下， 能量为E的能级被电子占据的概率为费米 -狄拉克分布 2.1.1-2 − + = k T E E P E f 1 exp 1 ( ) Ef 称为费米能级，用来描述半导体 中各能级被电子占据的状态
§2.1发光二极管 10 在本征半导体中掺入施主杂质,称为 N型半导体 在本征半导体中掺入受主杂质,称为 P型半导体 在P型和N型半导体组成的PN结界面 上,由于存在多数载流子(电子或空穴) 的梯度,因而产生扩散运动,形成内部 电场,如图21.1-3所示。 第2章电光信息转换
第 目录 章首 节首 上一张 下一张 结束 2章 电光信息转换 §2.1 发光二极管 10 ◼ 在本征半导体中掺入施主杂质，称为 N型半导体 。 ◼ 在本征半导体中掺入受主杂质，称为 P型半导体 。 ◼ 在P型和N型半导体组成的PN结界面 上，由于存在多数载流子（电子或空穴） 的梯度，因而产生扩散运动，形成内部 电场，如图2.1.1-3 所示