Dwukierunkowe diody elektroluminescencyjne do pracy z prądem przemiennym

Dwukierunkowe diody elektroluminescencyjne do pracy na prądzie przemiennym Diody elektroluminescencyjne III-azotku (diody LED III-N) pokryte luminoforem są najbardziej wydajnym źródłem światła białego dla oświetlenie domowe i zewnętrzne. Jednak standardowe diody LED wymagają zasilania prądem stałym (DC), podczas gdy moc w sieć elektryczna jest rozprowadzana jako prąd przemienny (AC). Przetwornice AC/DC są często nieporęczne i zawsze zajmują kilka procent energia jest tracona w wyniku prostowania prądu. Włożono wiele wysiłku w walkę z tą niedogodnością i innością zaproponowano podejście do urządzeń emitujących światło zasilanych bezpośrednio prądem przemiennym. Pierwszy z nich polega na połączeniu kilku III-N Diody LED w wyrafinowany sposób tworzą prostowniki wewnątrz chipa LED AC. Niemniej jednak w warunkach AC tylko część wszystkiego Zastosowane w obwodzie diody LED emitują jednocześnie światło, co skutecznie zmniejsza odbieraną gęstość mocy powierzchniowej urządzenie. Drugie podejście to struktura symetryczna, w której organiczna warstwa emisyjna jest umieszczona pomiędzy dwiema bariery dielektryczne. Jednak osiągnięcie odpowiedniego balansu wstrzykiwanych nośników jest trudne, na czym te urządzenia cierpią wysokie napięcie sterujące i niska wydajność energetyczna. W tym projekcie proponujemy nową konstrukcję dwukierunkowych diod elektroluminescencyjnych zasilanych prądem przemiennym (BD LED), których działanie jest opiera się wyłącznie na strukturze epitaksjalnej. Koncentrujemy się na strukturach symetrycznych, w których znajduje się wydajna studnia kwantowa InGaN (QW) stanowią obszar emitujący światło i są otoczone dwoma węzłami tunelowymi (TJ) zapewniającymi efektywny wtrysk nośnika. W ten sposób, przy dodatnim nastawieniu, górny TJ jest odwrotnie spolaryzowany, następuje międzypasmowe tunelowanie nośnych, a tym samym otwory są skutecznie wstrzykiwane do QW. Jednocześnie dolny TJ jest spolaryzowany do przodu, więc elektrony również wstrzyknięty do QW. W przypadku ujemnego nastawienia jest odwrotnie, górny TJ jest spolaryzowany do przodu, podczas gdy dolny TJ odwrotnie. Nośniki są nadal wstrzykiwane do QW, ale w tym przypadku pochodzą z innych stron QW. Dioda BD będąca dowodem koncepcji została wyhodowana metodą epitaksji z wiązek molekularnych wspomaganą plazmą (PAMBE) na GaN w masie GaN podłoże. Wykazuje bardzo obiecujące właściwości, tzn. uzyskaliśmy emisję światła dla obu kierunków prądu przepływający przez BD LED. Dlatego też istotne jest kontynuowanie tych badań, aby w pełni poznać fizykę diod LED BD i zrozumieć wpływ każdego elementu struktury epitaksjalnej na właściwości optoelektroniczne diod BD, dzięki czemu można opracować nową klasę urządzeń emitujących światło. W tym projekcie będziemy badać diody BD LED jako nową klasę półprzewodnikowych źródeł światła przeznaczonych do bezpośredniego zasilania prądem przemiennym. Struktury będą hodowane za pomocą epitaksji z wiązek molekularnych wspomaganej plazmą (PAMBE). Główną częścią tego projektu będzie poświęcony badaniu obszaru aktywnego w strukturach BD LED, w szczególności wpływu wbudowanego pola elektrycznego na diody LED właściwości optoelektroniczne tych urządzeń w warunkach zasilania prądem stałym i przemiennym. W tym celu w pierwszym zadaniu zrobimy to zoptymalizuj domieszkowanie w TJ, aby zmniejszyć napięcie robocze pojedynczej diody LED BD. Przetestujemy możliwość układania wielu dysków BD w stosy Diody LED do zastosowań wymagających dużej mocy. Na koniec zbadamy dynamikę przełączania diod LED BD, aby określić ograniczenie czynniki zaopatrzenia obszaru aktywnego w nośniki.