在电路中共有两种方法使激光二极管发光。
首先判断正负,将激光二极管中间的缺口朝上时,左正右负。
1、正向偏置:将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通。必须说明,当加在激光二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通发出激光,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(锗管约为0.2V,硅管约为0.6V)以后,激光二极管才能导通发出激光。
2、反向偏置:二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态。当激光二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,激光二极管将被击穿。才能发出激光。高温 *** 作时,临界电流提高,效益降低,甚至损坏组件。所以不建议使用这种连接方式。
扩展资料:
激光二极管本质上是一个半导体二极管,按照PN结材料是否相同,可以把激光二极管分为同质结、单异质结(SH)、双异质结(DH)和量子阱(QW)激光二极管。
当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。
当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。
半导体激光二极管的基本结构:垂直于PN结面的一对平行平面构成法布里——珀罗谐振腔,它们可以是半导体晶体的解理面,也可以是经过抛光的平面。其余两侧面则相对粗糙,用以消除主方向外其它方向的激光作用。
半导体中的光发射通常起因于载流子的复合。当半导体的PN结加有正向电压时,会削弱PN结势垒,迫使电子从N区经PN结注入P区,空穴从P区经过PN结注入N区,这些注入PN结附近的非平衡电子和空穴将会发生复合,从而发射出波长为λ的光子,其公式如下:
λ = hc/Eg ⑴
式中:h—普朗克常数; c—光速; Eg—半导体的禁带宽度。
上述由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时,一旦经过已发射的电子—空穴对附近,就能激励二者复合,产生新光子,这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时,就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光,这就是激光二极管的简单原理。 随着技术和工艺的发展,多层结构。
常用的激光二极管有两种:①PIN光电二极管。它在收到光功率产生光电流时,会带来量子噪声。②雪崩光电二极管。它能够提供内部放大,比PIN光电二极管的传输距离远,但量子噪声更大。为了获得良好的信噪比,光检测器件后面须连接低噪声预放大器和主放大器。
半导体激光二极管的工作原理,理论上与气体激光器相同。 ⑴波长:即激光管工作波长,可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
⑵阈值电流Ith :即激光管开始产生激光振荡的电流,对一般小功率激光管而言,其值约在数十毫安,具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。
⑶工作电流Iop :即激光管达到额定输出功率时的驱动电流,此值对于设计调试激光驱动电路较重要。
⑷垂直发散角θ⊥:激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度,一般在15˚~40˚左右。
⑸水平发散角θ∥:激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度,一般在6˚~ 10˚左右。
⑹监控电流Im :即激光管在额定输出功率时,在PIN管上流过的电流。
激光二极管在计算机上的光盘驱动器,激光打印机中的打印头,条形码扫描仪,激光测距、激光医疗,光通讯,激光指示等小功率光电设备中得到了广泛的应用,在舞台灯光、激光手术、激光焊接和激光武器等大功率设备中也得到了应用。
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