[拼音]：bandaoti fuzu faguang qijian

[外文]：semiconductor negative resistance light emitting device

用发光材料制造的具有正向电压负阻型的结发光二极管，其正向υ-I特 呈S形(图1)。当正向电压达到导通电压υS时，二极管由高压关态（高阻态）经过负阻过程达到低压通态(低阻态)。描述正向电学导通特 的主要参数是:导通电压υS;导通电流IS;维持电压υH；维持电流IH；导通时间τon；关断时间τoff。描述发光特 的参数与一般发光器件相同。常用的结构有PNPN型及 PIN型。所用材料为GaAs、GaInAsP、GaP、GaAsP等。PIN型器件的电 能和发光 能不佳。PNPN型负阻发光器件的电导通原理，可用等效双晶体管模型的电学正反馈作用来描述。用某种方式使二极管导通（电导通或光导通）后，由于少数载流子注入到发光有源区，产生辐射复合发光（包括受激发射）。

一个良好的PNPN负阻发光器应满足两方面的要求。

（1）电学上的完全导通:即在正向通态时，由于中间PN结两侧载流子存储作用使该结变成正偏置，这时整个二极管压降应为一个简单的PN结大注入时的结压降，例如GaAs应为1.5伏左右。这时，器件具有很大的通态电流密度和很小的结功耗，称为电学完全导通。

（2）良好的发光特 ：除了材料的质量要求外，在结构上应使发光区有良好的载流子限制和光限制，使之具有高的发光效率。采用适宜的多层异质结构，可能使这些要求得到兼顾。

对器件结构的这两项要求，可用双晶体管模型来分析（图2）。在整个负阻区和通态区，完全导通的条件是：α1+α2＞1式中 α1和α2是首先晶体管和第二晶体管的共基极直流短路电流放大系数，它们分别与各自的发射结注射效率γ、基区输运系数β、收集结收集效率α*有关：α1＝γ1·β1·α;α2＝γ2·β2·α（在接近υS电压下还须考虑雪崩倍增作用）。通常选取首先晶体管的基区作为发光区。为使从发射结注入到有源区的少数载流子的限制作用完全有效，则β1应为零，即首先晶体管发射结注入基区的载流子不能达到收集区，这时，在中间PN结两侧的载流子存储不足以构成电学正反馈作用，只能类同于单个晶体管，不产生负阻或由于雪崩倍增作用产生二极管端压降很高的负阻通态。因此，为使完全电导通特 和发光特 能较好地统一起来， 应尽可能增大γ1、γ2、β2，不能使β1完全等于零但接近于零，从而使α2尽可能接近于1，α1接近于零但不等于零。例如，对于GaAlAs/GaAs异质结对，能较好满足上述要求的器件结构为N-Ga1-xAlxAs/P-GaAs/P-Ga1-yAlyAs/ P-GaAs/N-GaAs/P-Ga1-zAlzAS(x≥0.2，y≤0.2，z≈0.1)。这种结构的激光器，电导通 能良好，激射特 也很接近于一般双异质PN结激光器。

器件用作开关激光器时，激射阈电流密度应小于器件本身提供的通态很大电流密度。器件导通可采用电触发、光触发等方式。适当选择电路负载，在光触发时器件具有光学放大、双稳及开关作用。这类器件一般选用GaAlAs/GaAs，GaInAsP/InP等制造。

这种器件电路简单，调制容易，可借以实现多功能，适用于通信、自动控制、发光显示等方面。

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