C U P R I N S

 

1 Procese electronice în semiconductori

11

1.1. Structura benzilor energetice

11

1.1.1. Formarea benzilor energetice

11

1.1.2. Vectorul de undă şi legea de dispersie

12

1.1.3. Zonele Brillouin

15

1.1.4. Masa efeclivă

16

1.1.5. Structura benzilor energetice a Si, Ge şi GaAs

19

1.2. Nivele energetice ale impurităţilor în semiconductor

21

1.2.1. Impurităţi donoare şi impurităţi acceptoare

22

1.3. Concentraţia purtătorilor de sarcină în semiconductori

23

1.3.1. Cazul semiconductorilor fără impurităţi

23

1.3.2. Cazul semiconductorilor dopaţi

25

1.4. Caracterizarea stării de neechilibru a semiconductorilor

26

1.5. Homojoncţiuni şi heterojoncţiuni

28

1.5.1. Modelul fizic al joncţiunii pn

28

1.5.2. Capacitatea de barieră

29

1.5.3. Polarizarea joncţiunii pn

29

1.54. Structura benzilor energetice a heterojoncţiunilor

30

1.5.5. Clasificarea heterojoncţiunilor

32

2 Procese fotonice în semiconductori

35

2.1. Absorbţia optică în semiconductori

35

2.1.1. Absorbţia optică fundamentală

37

2.1.2. Absorbţia optică pe impurităţi

43

2.1.3. Absorbţia optică fundamentală în cîmp electric

44

2.1.4. Generarea optică a purtătorilor de sarcină minoritari

45

2.2. Recombinarea radiantă în semiconductori

47

2.2.1. Noţiuni introductive

47

2.2.2. Recombinarea radiantă bandă-bandă

50

2.2.3. Recombinarea radiantă excitonică

53

2.2.4. Recombinarea radiantă pe impurităţi

54

2.3. Recombinarea neradiantă

57

3 Celule solare

61

3.1. Efectul fotovoltaic în joncţiunea pn

61

3.1.1. Efectul fotovoltaic în joncţiunea pn subţire

61

3.2. Celule solare

64

3.2.1. Joncţiune pn dopată uniform

65

3.2.2. Joncţiune pn dopată neuniform

66

3.2.3. Celule solare cu cîmp intern

67

3.2.4. Schema echivalentă. Rezistenţa serie şi şunt

69

3.2.5. Eficienţa conversiei celulelor solare

71

3.2.6. Strate antireflectante

73

3.3. Celule solare cu siliciu

74

3.3.1. Celule solare cu siliciu monocristalin

74

3.3.2. Celule solare cu siliciu policristalin

78

3.3.3. Celule solare cu siliciu amorf

79

3.4. Celule solare cu heterojoncţiuni

80

3.4.1. Tipuri de celule solare cu heterojoncţiuni

83

3.5. Celule solare pentru radiaţia solară concentrată

87

3.6. Celule solare MIS

90

4. Fotodetectorii

97

4.1. Consideraţii generale

97

4.1.1. Clasificarea fotodetectorilor

97

4.1.2. Caracteristici fundamentale ale fotodetectorilor

98

4.2. Fotorezistorii

104

4.2.1. Particularităţile efectului fotoconductiv

104

4.2.2. Timpul de viaţă şi relaxarea fotoconducţiei

107

4.2.3. Fotocurentul şi factorul de amplificare

110

4.2.4. Caracteristici ale fotorezistorilor

111

4.2.5. Parametrii fotorezistorilor

116

4.2.6. Tipuri constructive şi metode pentru realizarea fotorezistorilor

119

4.3. Fotodiodele

124

4.3.1. Principiul de funcţionare al fotodiodei

124

4.3.2. Regimul de fotodiodă

126

4.3.3. Parametrii fotodiodelor

128

4.3.4. Tipuri constructive de fotodiode

130

4.4. Fototranzistorii

138

4.4.1. Principiul de funcţionare

138

4.4.2. Caracteristicile curent-tensiune

141

4.4.3. Tipuri constructive de fototranzistori

143

4.5. Fototiristorii

151

4.5.1. Principiul de funcţionare

151

4.5.2. Caracteristicile curent-tensiune

154

4.5.3. Parametrii fototiristorilor

157

5. Laserii cu scmiconductori

161

5.1. Procese fizice în laserii cu semiconductori

161

5.1.1. Tranziţii electronice

162

5.1.2. Inversia de populaţie

163

5.1.3. Injecţia şi recombinarea purtătorilor de sarcină in joncţiunea pn

166

5.2. Caracteristici generale ale diodelor laser

169

5.2.1. Cavitatea optică şi coeficientul de amplificare

169

5.2.2. Curentul de prag

172

5.2.3. Caracteristica curcnt-tensiune

174

5.2.4. Caracteristica watt-amper

175

5.2.5. Distribuţia spectrală a fascicolului fie radiaţie

178

5.2.6. Constante de timp caracteristice

179

5.2.7. Influenţa temperaturii asupra parametrilor diodelor laser

181

5.3. Alte moduri de excitaţie ale laserilor cu semiconductori

182

5.3.1. Laserul excitat cu fascicol de electroni

183

5.3.2. Laseri excitaţi cu fascicol optic

184

5.3.3. Laseri excitaţi prin efectul de multiplicare în avalanşă

184

5.4. Materiale pentru laserii cu semiconductori

184

6. Diode electrolumlniscente

190

6.1. Procese de emisie a radiaţiei luminoase şi infraroşii in joncţiuni şi heterojoncţiuni PN

polarizate direct

190

6.2. Procese fizice în joncţiuni/heterojoncţiuni polarizate direct

194

6.2.1. Tunelare asistată de foton

194

6.2.1. Recombinarea radiantă pe stările din cozile de benzi

195

6.3. Eficienţa cuantică a electroluminescenţei

197

6.3.1. Eficienţa optică şi pierderile de radiaţie

197

6.4. Caracteristicile de bază ale diodelor electroluminescente

200

6.4.1. Caracteristica voltamperică

200

6.4.2. Caracteristica spectrală

202

6.4.3. Caracteristica de dircctivitate

202

6.5. Diode electroluminescente cu emisie în roşu

203

6.5.1. Diode electroluminescente cu emisie în roşu pe bază de GaP

203

6.5.2. Diode eleclroluminescente cu emisie în roşu pe bază de GaAs1-xPx

205

6.5.3. Diode electroluminescente cu emisie im roşu pe bază de AlxGa1-xAs

211

6.6. Diode electroluminescente cu emisie in galben şi portocaliu pe bază de GaAs1-xPx

212

6.7. Diode electroluminescente cu emisie în vizibil pe bază de In1-xGaxP

217

6.8. Diode electroluminesccnte cu emisie în verde

217

6.8.1. Diode electroluminescente cu emisie în verde pe bază de GaP

217

6.8.2. Diode electroluminescente cu emisie in verde pe bază de Ga1-xAlxP

222

6.9. Diode clectroluminescente cu emisie în albastru pe bază de SiC

222

6.10. Diode clectroluminescente cu emisie în vizibil pe bază de nitrură de Ga (GaN)

223

6.11. Diode electroluminescente cu emisie în infraroşu

224

6.11.1. Diode electroluminescente cu emisie în infraroşu pe bază de GaAs

225

6.11.2. Diode electroluminescente cu emisie în infraroşu pe bază de AlxGa1-xAs

227

6.11.3. Diode electroluiminescente cu emisie în infraroşu pe bază de InxGa1-xAsP1-z

229

7. Aplicaţii ale dispozitivelor fotonice cu semiconductori

236

7.1. Detectori în aparatura fotomctrică şi radiometrică

236

7.2. Generatoare fotovoltaice de energie

245

7.3. Senzori optici în aparatura de comandă si control

250

7.4. Optocuploare

260

7.5. Indicatoare luminoase

266

7.6. Afişajul numeric şi alfanumeric

272

7.7. Elemente pentru sisteme de comunicaţii optice

278