Энергия фотонов из светодиода

[Walker_XXI]

EUgeneUS в сообщении #1298381 писал(а):

ока основная проблема не с английским, а с текстом книги - не нашел в открытом доступе. Поищу ещё.

В Library Genesis есть.

[EUgeneUS]

Walker_XXI

(спасибо!)

скачал "без sms и регистрации"

[amon]

EUgeneUS в сообщении #1298397 писал(а):

$Ue$ - это столько приобретет энергии носитель заряда $e$, если протащить его по замкнутому пути, в среднем.

Видимо, тут проблема. Носитель приобретет энергию $Ue$ если пролетит в вакууме разность потенциалов $U.$ У нас носитель бежит не в вакууме, а в полупроводнике. Пока он (носитель) не добежал до p-n перехода, свою $Ue$ он тратит исключительно на нагрев образца. Образец делается максимально низкоомным, посему почти все напряжение приложено к p-n переходу. Через переход течет ток $J.$ При этом источник тока ежесекундно совершает работу $UJ.$ Куда девается эта работа? Некоторая малая ее часть уходит на нагрев, а остальное проваливается в p-n переход, и там куда-то пропадает. Куда - понятно, она перерабатывается в мощность излучаемого света. Означает ли это, что максимум излучаемого света будет на энергии $eU?$ Естественно, нет. С тем же успехом можно объявить, что максимум излучения электрической плитки, включенной в сеть 220 вольт, будет на энергии 220 эВ. Результат "переработки" зависит от механизма, перерабатывающего ток в свет. Детали этого механизма описаны у Zory, при этом как там течет ток в лазерной структуре у него не написано, на сколько я помню. Тут нужна какая-то более приземленная книжка.

[EUgeneUS]

amon
Всё так.
Но пока (надеюсь) в голове не укладывается то, что все фотоны имеют энергию больше $Ue$. При 100% квантовом выходе излучается мощность больше, чем подводится $UJ$.

[Xey]

EUgeneUS в сообщении #1298473 писал(а):

При 100% квантовом выходе излучается мощность больше, чем подводится

Может в эксперименте что-то не учтено , например напряжение на диоде импульсное (или просто в выпрямителе не фильтруется переменная составляющая) , поэтому фактическое напряжение выше действующего (1.6 Вольта)?

[SVD-d]

Вообще, пока мы не углубились в законы сохранения и всё такое - замечу, что, как правило, контактная разность потенциала равна или даже превышает ширину энергетического зазора в узкозонном материале. Так, для красных светодиодов нормальным напряжением считается 1,9 - 2,2 В.

Вот, например, pdf со спецификацией светодиодов, который я взял на сайте магазина электроники

Вы уверены, что у вас точно светодиод на 660 нм? Или может быть там какой-нибудь люминофор? Или светофильтр? Вы правильно измеряете напряжение?

[EUgeneUS]

Xey
SVD-d

Обстоятельства эксперимента.
1. Ток постоянный от батарейки.
2. Падение напряжения на диоде измерялось тестером. Китайским, конечно, но двумя разными - разница в показаниях во втором знаке после запятой.
3. Светодиод 3 Вт для "красного фитосвета" (660 нм). Длина волны проверялась на дифракционной решетке (я на прошлых светодиодах для фитосвета накололся, поэтому эти проверял).
4. Если измеренное падение напряжения ($1.6$ В) пересчитать в длину волны, то получится $775$ нм. Это уже инфракрасный, глазом невидимый, а красное свечение заметно.
5. Люминифора нет. Это и так заметно, и в микроскоп разглядывал

Если искать ошибки в эксперименте, то только одна может быть - тестеры-вольтметры не поверенные. Но тогда врут сразу оба и как-то подозрительно одинаково.
Еще вот какое обстоятельство, диод питался не номинальным током, а существенно меньшим. Но меня уверили, что и при номинальном токе падение близко к $1.6$ В, и уж никак не $1.88 - 1.9$, которое должно быть исходя из ширины запрещенной зоны \ энергии фотонов.

[EUgeneUS]

Вот такие светодиоды (ссылка на алиэкспресс).
"По паспорту" падение напряжения $2.0-2.4 V$. Вроде бы никаких чудес.

Возможно, конечно, тестеры занижают, сразу оба...

-- 20.03.2018, 15:49 --

UPD:

EUgeneUS в сообщении #1298518 писал(а):

Но меня уверили, что и при номинальном токе падение близко к $1.6$ В, и уж никак не $1.88 - 1.9$, которое должно быть исходя из ширины запрещенной зоны \ энергии фотонов.

Никому нельзя верить на слово
При номинальном токе падение $2.5-2.6 V$, измерял таким же китайским тестером.

[amon]

EUgeneUS в сообщении #1298473 писал(а):

При 100% квантовом выходе излучается мощность больше, чем подводится $UJ$.

Да, Вы правы. Для 100% надо приложить больше $E_g,$ а при напряжениях $E_g$ и меньше часть электрической мощности расходуется на "разогрев функции распределения" как в поминавшейся всуе электроплитке.

[Pavia]

EUgeneUS
Цвет рабочего тела (корпуса) в выключенном состоянии какаой?

[EUgeneUS]

Pavia в сообщении #1298660 писал(а):

Цвет рабочего тела (корпуса) в выключенном состоянии какаой?

Цвет корпуса - белый , линза - прозрачная, цвет излучающей поверхности кристалла - красноватый. Я выше ссылку приводил на алиэкспресс, где такие продаются. Там есть крупная фотография, на фото цвет кристалла практически вишневый, в микроскоп цвет больше похож на цвет меди. Структура - такая же как на фото: какие-то параллельные линии, поперек них золотая проволока, которая припаяна к кристаллу в двух точках.

amon в сообщении #1298588 писал(а):

Для 100% надо приложить больше $E_g,$ а при напряжениях $E_g$ и меньше часть электрической мощности расходуется на "разогрев функции распределения" как в поминавшейся всуе электроплитке.

Да. Я как-то забыл про ВАХ диода, даже обычного, где при снижении прямого напряжения ток падает быстро, но всё равно не до нуля. А раз так, то почему бы части носителей не рекомбинировать излучательно?

[Pavia]

EUgeneUS в сообщении #1298711 писал(а):

цвет излучающей поверхности кристалла - красноватый.

Вот что и требовалось выяснить. Какой из этого следует вывод?

Для полноты я поискал по названию производителя pdf так там весь тех процесс опубликовал, 37 стр:
http://www.mae.isu.edu.tw/upload/81201/ ... _42022.pdf

Следует из этого что диод сделан по классической схеме с применением фильтра. Красный оттенок и есть следствие работы такого фильтра.

[EUgeneUS]

Pavia в сообщении #1298717 писал(а):

Следует из этого что диод сделан по классической схеме с применением фильтра. Красный оттенок и есть следствие работы такого фильтра.

1. В этой pdf-ке действительно упоминаются светодиоды с люминифором (не с фильтром).
Но у меня другой. Люминифор хорошо виден взглядом - это желтоватая масса, а не красное тонкое покрытие.

2. Фильтр - вырезает не нужное. Если нужных длин волн нет, то фильтр их не добавит.
Люминифор - добавит, но с большей длиной волны.

В общем ответ получен, благодаря помощи уважаемого amon.
Кстати, из этого ответа следует, что при тепловом равновесии и отсутствии напряжения, "выпрямляющего" переход, переход все таки будет высвечивать красные фотоны, а значит тепловой спектр кристалла будет не спектром АЧТ, а будет иметь пик в области энергий, близких к $E_g$, то есть будет иметь красный оттенок, что мы и наблюдаем.

[SVD-d]

EUgeneUS в сообщении #1298719 писал(а):

Люминифор хорошо виден взглядом - это желтоватая масса

Люминофор может быть абсолютно любого цвета. Желтоватый он только для светодиодов "белого света", когда надо к синему добавить жёлтого. Для красного будет использоваться совсем другой.

Но в любом случае, я действительно не уверен, что люминофор превратит инфракрасный цвет в красный. И светофильтр тоже вправду на даст красный без красного.

EUgeneUS в сообщении #1298719 писал(а):

при тепловом равновесии и отсутствии напряжения, "выпрямляющего" переход, переход все таки будет высвечивать красные фотоны

Ну как, высвечивать? Без приложенного напряжения - то есть, при отсутствии инжекции неосновных носителей - концентрация носителей, способных рекомбинировать, будет ничтожно мала. Напомню, что вероятность излучательной рекомбинации линейно зависит от концентрации носителей. Давайте оценим, а amon[/b] не даст соврать. Красный - это GaAs? Тогда собственная концентрация при комнатной температуре в районе $10^{6}$. Сравним с инжекцией при номинальном токе 400 мА. Я бы её оценил в $10^{18}$. То есть, разница на 12 порядков.
При этом вероятность излучательной рекомбинации изменилась на те же 12 порядков, а значит интенсивность света - количество фотонов - упадёт на 24 порядка. Цифры приблизительные, но масштаб понятен: в среднем один фотон вылетит с поверхности светодиода раз в 11 дней.

[Xey]

Так вроде прояснилось.

EUgeneUS в сообщении #1298540 писал(а):

Никому нельзя верить на слово
При номинальном токе падение $2.5-2.6 V$

Т.е. недостаток энергии сменился избытком. Это объяснить проще:
все что превышает

EUgeneUS в сообщении #1298540 писал(а):

$1.88 - 1.9$, которое должно быть исходя из ширины запрещенной зоны \ энергии фотонов.

выделяется в виде тепла (в тоненьких слоях структуры диода?)