Внешний квантовый выход и коэффициент полезного действия светодиодов

Внешний квантовый выход и коэффициент полезного действия являются важнейшими количественными характеристиками светодиодов - приборов, действие которых основано на явлении ЭЛ p-n-переходах.

Внешний квантовый выход определяется как отношение интегрального по частотам числа излученных квантов (Ф), выходящих во внешнюю среду, по всем углам, к числу электронов, пересекающих p-n-переход в единицу времени:

(2.8)

где - коэффициент вывода света, определяющий уменьшение интенсивности излучения вследствие поглощения или отражения; Ф₀ - число всех квантов, испускаемых в единицу времени в результате осуществления излучательной рекомбинации без учета потерь на поглощение и отражение. Приближенно можно считать, что

Ф = Ф_m (hν)_1/2 (2.9)

где Ф_т - число квантов, выходящих во внешнюю среду с энергией, соответствующей максимуму полосы ЭЛ, (hν)_1/2 -полуширина полосы ЭЛ, выраженная в эВ.

Коэффициент полезного действия ( ) определяется отношением полной мощности излучения к затраченной мощности электрического тока:

(2.10)

где: U - падение напряжения на p-n-переходе, R_s - сопротивление контактов и базы диода.

Вблизи максимума полосы ЭЛ и Ф_т – постоянная величина.

Следовательно, ≈ hν_m Ф_m (hν)_1/2

Согласно (2.8) и (2.9),

Ф_m(hν)_1/2 = Ф = η I/e (2.11)

Подставив (2.11) в (2.10), получим

(2.12)

или

(2.13)

где: V - внешнее напряжение.

Как видно, для лучшего преобразования энергии электрического поля в световое излучение необходимо уменьшить величину R_s.