Внутреннего кварцевого

Если бы рекомбинация неравновесных электронов и дырок, вводимых в выпрямляющий электрический переход или в прилегающие к нему области при прохождении прямого тока, происходила только с излучением фотонов, то внутренний квантовый выход (отношение излученных фотонов к числу рекомбинировав-ших пар носителей) был бы равен 100%. Однако значительная часть актов рекомбинации может заканчиваться выделением энергии в виде элементарных квантов тепловых колебаний — фононов. Такие переходы электронов между энергетическими уровнями называют безызлучательными. Соотношение между излучательными и безызлучательными переходами зависит от ряда причин, в частности от структуры энергетических зон полупроводника, наличия примесей, которые могут увеличивать или уменьшать вероятность излучательных переходов. Из освоенных в настоящее время полупроводниковых материалов наилучшими с точки зрения внутреннего квантового выхода являются соединения GaAsi-^P* при х = О..Д45. Ширина запрещенной зоны этих соединений увеличивается от 1,424 при х = 0 до 1,977 эВ при х = 0,45.

Коэффициент полезного действия полупроводникового инжекционного лазера на основе арсенида галлия достигает 70%, в то время как значение внутреннего квантового выхода, возможно, достигает 100%, т. е. каждый инжектированный электрон при рекомбинации с дыркой создает фотон. По КПД полупроводниковые инжекционные лазеры превосходят газовые и твердотельные

рую выходит свет из диода. Потери за счет отраже-ния и поглощения могут достигать 90% от внутреннего квантового выхода.

Влияние температуры сводится к изменению коэффициента инжекции и внутреннего квантового выхода, Коэффи-

5.10. Зависимость внутреннего квантового выхода от плотности прямого тока

нии ее ширины вплоть до нескольких микрометров. Это и позволяет при сохранении внутреннего квантового выхода значительно повысить быстродействие двойных гетероструктур. В одинарной гетероструктуре при уменьшении ширины базы мощность излучения резко падает, а быстродействие растет незначительно. Для лучших образцов на одинарной гетероструктуре внешний квантовый выход составляет 3—4 %, а время переключения 40—80 не; двойные гетероструктуры имеют примерно такое же значение внешнего квантового выхода, а время переключения 20—30 не.

В качестве основных полупроводниковых материалов для светодиодов применяют арсенид галлия GaAs, фосфид галлия GaP, нитрид галлия GaN, карбид кремния SiC, трехкомпонентный твердый раствор фосфида и арсенида галлия GaAsi~xPx, где O^x^l, и ряд других двойных и многокомпонентных полупроводниковых соединений. Использование этих материалов позволяет создать светодио-ды, работающие в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Коэффициент полезного действия рассматриваемых приборов в основном зависит от внутреннего квантового выхода т]ф, который равен отношению числа излученных фотонов к числу рекомбинировавших пар носителей. Вероятность излучательной рекомбинации, определяющая внутренний квантовый выход, непосредственно связана с видом переходов в используемом полупроводнике (см. § 1.6). Внутренний квантовый выход в полупроводниках с прямыми переходами во много раз больше, чем с непрямыми.

Зависимость внутреннего квантового выхода г)кв.отн

чивается от 1,42 до 1,98 эВ. В светодиодах на основе таких материалов преобладают прямые переходы (кривая / на 7.33). Дальнейшее увеличение содержания фосфора приводит к непрямым переходам (кривая 2), что вызывает уменьшение вероятности межзонной излучательной рекомбинации и соответственно внутреннего квантового выхода (кривая 7 на 7.34).

Коэффициент полезного действия зависит от внутреннего квантового выхода и конструкции светодиодов. Потери энергии связаны с поглощением света в полупроводнике, контактах и элементах конструкции прибора,

отклонение поля от чисто кулоновского, вызванное взаимодействием электронов между собой, приводит к тому, что энергия электрона становится функцией не только главного, но и орбитального I и так называемого внутреннего квантового числа / = / ±1/2. На 3.6, б схематично показано расположение уровней энергии, отвечающее этому случаю. На этом рисунке пропорции не соблюдены. На самом деле расстояния между уровнями с одним и тем же п в 10s— 104 раз меньше, чем между группами уровней с соседними значениями п.

Сигналы образцовой частоты и образцовые интервалы времени формируются из сигнала внутреннего кварцевого генератора или внешнего стандарта частоты.

Относительная погрешность частоты внутреннего кварцевого генератора после подстройки частоты не превышает ±1 • 10"7 за 10 дней.

Нестабильность частоты внутреннего кварцевого генератора ±1 • 10~6 за 10 дней.

Нестабильность частоты внутреннего кварцевого генератора ±5- 10~е за 10 дней.

При использовании внутреннего кварцевого генератора или внешних опорных генераторов 100 кгц и 1 Мгц прибор обеспечивает выход:

где (3 — установленная длительность задержки импульсов, мксек; бг —относительная нестабильность частоты внутреннего кварцевого генератора или внешнего генератора, выраженная в относительных единицах.

Основная относительная нестабильность частоты выходных сигналов равна относительной нестабильности частоты внутреннего кварцевого генератора или внешнего опорного генератора.

Относительная нестабильность частоты внутреннего кварцевого генератора не превышает ±5-10~6 в течение первых 10 дней после его настройки.

Помимо рассмотренных режимов работы, электронно-счетные частотомеры обеспечивают удобный режим контроля работоспособности основных узлов прибора. В режиме «самоконтроль» прибор измеряет частоту внутреннего кварцевого генератора и индуцирует это значение на отсчетном устройстве HG.

Жесткозакрепленный внутренний тигель ( 131, г) не нашел широкого практического применения в связи с возникающей деформацией внутреннего кварцевого стакана во время процесса и паразитной

При измерении частоты в приборе ведется счет числа импульсов, сформированных из исследуемого сигнала за образцовый интервал времени, задаваемый сигналами внутреннего кварцевого генератора. При измерении периода или длительности импульсов ведется счет числа импульсов, сформированных на основе частоты внутреннего кварцевого генератора за интервал времени, задаваемый периодом исследуемого сигнала или длительностью исследуемого импульса.