发光二极管性质基础理论

　　发光二极管的输出光是由有源层的电子和空穴的自发辐射复合产生的，图1说明了一种直接带隙半导体双异质结二极管在正向偏置电压下禁带结构和载流子浓度分布情况。

　　图1 双异质结二极管在正向偏置电压下禁带结构和载流子浓度分布情况

　　发光二极管的有源层厚度通常为0.5～2μm，小于载流子的扩散长度。在注入激发条件下，电子和空穴浓度可以表示为

　　式中，Δn和Δp分别表示注入的电子和空穴浓度，n0和Po表示热平衡条件下电子和空穴浓度，且有nopo＝ni2。由非平衡载流子知识可知

　　有源层中的电子和空穴以一定速率辐射复合，所以注入载流子浓度随时间变化。有源层中的载流子浓度变化可以用注入少数载流子的变化来表示。对于厚度为J的P型有源层，注入电子满足

　　式中，J表示注入电流，q表示电子电荷，Rsp表示自发辐射率，τe表示电子寿命。

　　在较大注入条件下，少数载流子n≈Δn，所以式（2－13）可以表示为