An结电注入激发机理。若在形成了pn结的半导体材料上加上正向偏压,p区接正极,n 负极。显然,正向电压的电场与pn结的自建电场方向相反,它削弱了自建电场对晶体中 电子扩散运动的阻碍作用,使n区中的自由电子在正向电压的作用下,又源源不断地通过pn 结向p区扩散,在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时,它们将在注入区产 生复合,当导带中的电子跃迁到价带时,多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场 致发光的机理,这种自发复合的发光称为自发辐射。 要求注Pn结产生激光,必须在结构内形成粒子反转分布状态,需使用重掺杂的半导体材料, 要求注入pn结的电流足够大(如30000cm2)。这样在pn结的局部区域内,就能形成导带中 的电子多于价带中空穴数的反转分布状态,从而产生受激复合辐射而发出激光 半导体激光器结构。如图2为结构图,其外形及大小与小功率半导体三极管差不多,仅 在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状,结区厚为几十微米,面积约 小于1mm2 电流注入 光束 图2半导体激光器的结构图 半导体激光器的光学谐振腔是利用与pn结平面相垂直的自然解理面(110面)构成,它有 35的反射率,已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅,再镀一层金 属银膜,可获得95%以上的反射率。 旦半导体激光器上加上正向偏压时,在结区就发生粒子数反转而进行复合 2.半导体激光器的工作特性 0.8 15 工作电流(mA) 功率和工作电流 基本是由两段斜 率不同的直线构成 收LD在极 电压已经 以一般测量时,只能 看到第二段,第二段是LD的串联电阻(LD本身的电阻特性)与通过LD的电流的结果 (1)阙值电流(l) 当注入p-n结的电流较低时,只有自发辐射产生,随电流值的增大增益也增大,达阈值电流 时,p-n结产生激光。影响阈值的几个因素: a)晶体的掺杂浓度越大,阈值越小。 b)谐振腔的损耗小,如增大反射率,阈值就低。 c)与半导体材料结型有关,异质结阈值电流比同质结低得多。目前,室温下同质结的阈- 2 - p-n 结电注入激发机理。若在形成了 p-n 结的半导体材料上加上正向偏压，p 区接正极，n 区接负极。显然，正向电压的电场与 p-n 结的自建电场方向相反，它削弱了自建电场对晶体中 电子扩散运动的阻碍作用，使 n 区中的自由电子在正向电压的作用下，又源源不断地通过 p-n 结向 p 区扩散，在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时，它们将在注入区产 生复合，当导带中的电子跃迁到价带时，多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场 致发光的机理，这种自发复合的发光称为自发辐射。 要使 p-n 结产生激光，必须在结构内形成粒子反转分布状态，需使用重掺杂的半导体材料， 要求注入 p-n 结的电流足够大（如 30000A/cm2 ）。这样在 p-n 结的局部区域内，就能形成导带中 的电子多于价带中空穴数的反转分布状态，从而产生受激复合辐射而发出激光。 2．半导体激光器结构。如图 2 为结构图，其外形及大小与小功率半导体三极管差不多，仅 在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的 p 区与 n 区做成层状，结区厚为几十微米，面积约 小于 1mm2 。 图 2 半导体激光器的结构图 半导体激光器的光学谐振腔是利用与 p-n 结平面相垂直的自然解理面（110 面）构成，它有 35 的反射率，已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金 属银膜，可获得 95％以上的反射率。 一旦半导体激光器上加上正向偏压时，在结区就发生粒子数反转而进行复合。 2．半导体激光器的工作特性 图 3 半导体激光器的工作特性曲线 图 3 中给出了典型的半导体激光器的工作特性示意图，其中实线是输出光功率和工作电流 的关系（实线）；图中的虚线是工作电压和工作电流的关系曲线（V-I 曲线），它基本是由两段斜 率不同的直线构成，一般 LD 在极小的电流状态下，电压已经较大了，所以一般测量时，只能 看到第二段，第二段是 LD 的串联电阻（LD 本身的电阻特性）与通过 LD 的电流的结果。 （1）阈值电流（Ith）。 当注入 p-n 结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也增大，达阈值电流 时，p-n 结产生激光。影响阈值的几个因素： a) 晶体的掺杂浓度越大，阈值越小。 b) 谐振腔的损耗小，如增大反射率，阈值就低。 c) 与半导体材料结型有关，异质结阈值电流比同质结低得多。目前，室温下同质结的阈 0 0.4 0.8 1.2 0 5 10 15 20 25 工作电流（mA） 输出功率（mW） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 工作电压（mV） V－I P－I