發(fā)光二極管的輸出光是由有源層的電子和空穴的自發(fā)輻射復(fù)合產(chǎn)生的，圖1說明了一種直接帶隙半導(dǎo)體雙異質(zhì)結(jié)二極管在正向偏置電壓下禁帶結(jié)構(gòu)和載流子濃度分布情況。

　　圖1 雙異質(zhì)結(jié)二極管在正向偏置電壓下禁帶結(jié)構(gòu)和載流子濃度分布情況

　　發(fā)光二極管的有源層厚度通常為0.5～2μm，小于載流子的擴(kuò)散長度。在注入激發(fā)條件下，電子和空穴濃度可以表示為

　　式中，δn和δp分別表示注入的電子和空穴濃度，n0和po表示熱平衡條件下電子和空穴濃度，且有nopo＝ni2。由非平衡載流子知識可知

　　有源層中的電子和空穴以一定速率輻射復(fù)合，所以注入載流子濃度隨時間變化。有源層中的載流子濃度變化可以用注入少數(shù)載流子的變化來表示。對于厚度為j的p型有源層，注入電子滿足

　　式中，j表示注入電流，q表示電子電荷，rsp表示自發(fā)輻射率，τe表示電子壽命。

　　在較大注入條件下，少數(shù)載流子n≈δn，所以式（2－13）可以表示為

　　在穩(wěn)定狀態(tài)下，dn/dt等于0,可得

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