Vai jūs zināt par pusvadītāju lāzeriem? (3. daļa)

Pusvadītāju lāzerikorelācija 3. daļa.

Pusvadītāju lāzeram parasti ir viegls, augsta modulācijas efektivitāte, mazs izmērs utt., un to plaši izmanto civilās, militārās, medicīnas un citās jomās. Lieljaudas pusvadītāju lāzeru izpēte sākās 1980. gados un nekad nav apstājusies. Nepārtraukti attīstot pusvadītāju tehnoloģiju un lāzertehnoloģiju, lieljaudas pusvadītāju lāzers ir guvis lielus panākumus jaudas, jaudas pārveidošanas un uzticamības aspektos.

Dopinga ietekme uz struktūru

Pusvadītāju enerģijas joslas dopings mainās. Atkarībā no dopinga pastāv dažādi enerģijas līmeņi starp iekšējo pusvadītāju joslu spraugām. Donora atoms radīs jaunu enerģijas līmeni netālu no vadīšanas joslas, bet saņēmēja atoms radīs jaunu enerģijas līmeni netālu no valences joslas. Ja bora atomi ir leģēti ar silīciju, tie jonizējas no bora atomiem, kas leģēti ar silīciju, var pilnībā jonizēties istabas temperatūrā, jo enerģijas līmenis starp bora un silīcija valences joslu ir tikai 0,045 elektronvolti, kas ir daudz mazāks nekā paša silīcija enerģijas sprauga 1,12 elektronvolti.

Vēl viena svarīga dopantu ietekme uz joslas struktūru ir Fermi enerģijas līmeņa stāvokļa maiņa. Fermi enerģijas līmenis paliek nemainīgs termiskā līdzsvarā, un šī īpašība rada daudzas citas noderīgas elektriskās īpašības. Piemēram, pn krustojuma josla var saliekties, jo P tipa pusvadītāja un N tipa pusvadītāja Fermi līmeņi atrodas dažādās pozīcijās, bet Fermi līmeņiem jāpaliek vienā augstumā, lai veidotu pn pāreju. Rezultātā P tipa vai N tipa pusvadītāja vadītspējas josla vai valences josla tiks saliekta, lai atbilstu joslas starpībai krustojumā.

Iepriekš minēto efektu var izskaidrot ar joslu diagrammu. Joslu diagrammā horizontālā ass apzīmē pozīciju, bet vertikālā ass apzīmē enerģiju. Pusvadītāja iekšējais Fermi līmenis (intrinsicFermi līmenis) parasti tiek izteikts Ei. Joslu kartes ir ļoti noderīgs instruments, lai interpretētu pusvadītāju komponentu uzvedību.

Pusvadītāju un integrālo shēmu attiecības

Pusvadītāji ir materiāli, kuru elektriskās īpašības ir starpposma starp vadītājiem un izolatoriem. Mēs zinām, ka ķēdei ir funkcija galvenokārt tāpēc, ka tajā ir dažādas strāvas variācijas, un ka strāva veidojas galvenokārt elektronu plūsmas (kustības/migrācijas) dēļ starp metāla ķēdi un elektroniskajiem komponentiem. Tātad, cik viegli elektroni pārvietojas caur materiālu, nosaka tā vadītspēju. Parasto metālu materiālos istabas temperatūrā elektroni ir viegli iegūstami kustībai, tāpēc to vadītspēja ir laba; Paša materiāla īpašību dēļ elektroniem ir grūti iegūt elektrības vadīšanai nepieciešamo enerģiju. Izolatora iekšpusē var migrēt daži elektroni, tāpēc tas gandrīz nevada. No otras puses, pusvadītāju materiāli ir kaut kur pa vidu, un tos var mainīt, pievienojot piemaisījumus, mākslīgi kontrolējot, cik viegli tas vada elektrību vai nē, un cik viegli tas vada elektrību. To sauc par pusvadītāju dopējamo īpašību.

Kā jau minēts iepriekš, integrālās shēmas pamatā ir tranzistors, tranzistora izgudrojums ir iespējams, lai izveidotu integrālo shēmu, un tranzistora pamatā ir pusvadītājs, tāpēc pusvadītājs ir arī integrālās shēmas pamats. Pusvadītāji ir integrētās shēmās, kas zeme ir pilsētām. Acīmredzot kalni un pakalni nav piemēroti pilsētu celtniecībai, un vietas ar smilšainu augsni un kaļķakmeni nav piemērotas pilsētu celtniecībai. Pilsētas "celtniecībai" ir nepieciešama laba vieta, un ķēdes "integrēšanai" ir nepieciešami pareizie pamatmateriāli -- pusvadītāji. Izplatītākie pusvadītāju materiāli ir silīcijs, germānija, gallija arsenīds (savienojumi), starp kuriem plaši izmantotais, komerciālais panākums ir push "silīcija".

Tātad, kāpēc pusvadītāji un jo īpaši silīcijs ir piemēroti integrālo shēmu izgatavošanai? Ir vairāki iemesli. Silīcijs ir bagātīgs elements zemes garozā, otrajā vietā pēc skābekļa. Akmeņos un grants dabā ir daudz silikātu jeb silīcija dioksīda, kas ir izejvielu izmaksas. Silīcija leģējamību ir viegli kontrolēt, tāpēc ķēdes principa dēļ ir viegli izgatavot tranzistorus, kas atbilst prasībām. Silīcija dioksīds, kas veidojas no silīcija oksidācijas, ir stabils un var tikt izmantots kā lieliska izolācijas plēve, kas nepieciešama pusvadītāju ierīcēs, kas ir ierīces struktūras iemesls. Galvenais punkts ir integrēto shēmu plakanais process, silīciju ir vieglāk īstenot oksidācijas, litogrāfijas, difūzijas un citus procesus, vieglāk integrēt, un tā veiktspēju ir vieglāk kontrolēt. Tāpēc šādi galvenokārt tiek ieviesti, pamatojoties uz silīcija integrālās shēmas zināšanām, silīcija tranzistoru un integrālās shēmas procesa izpratni, būs vieglāk saprast šo problēmu.

Papildus izturībai pusvadītājiem ir arī termiskā jutība, fotosensitivitāte, negatīvās pretestības temperatūra, pārstrādājamība un citas īpašības, tāpēc pusvadītāju materiālus var izmantot ne tikai liela mēroga integrālo shēmu ražošanai, bet arī barošanas ierīcēm, optoelektroniskajām ierīcēm, spiediena sensoriem, termoelektriskā saldēšana un citiem nolūkiem; Izmantojot mikroelektronikas mikroapstrādes tehnoloģiju, no tā var izgatavot arī MEMS (mikromehāniskā elektroniskā sistēma), ko var izmantot elektronikas un medicīnas jomās.

Pusvadītāju materiālu ražošana

Lai apmierinātu masveida ražošanas vajadzības, pusvadītāja elektriskajām īpašībām jābūt prognozējamām un stabilām, tāpēc ir stingri jāievēro gan dopinga tīrība, gan pusvadītāju režģa struktūras kvalitāte. Bieži sastopamas kvalitātes problēmas ietver dislokāciju režģī, dvīņus vai sakraušanas defektus, kas ietekmē pusvadītāju materiālu īpašības. Pusvadītāju komponentei materiāla režģa defekti parasti ir galvenais faktors, kas ietekmē komponenta veiktspēju.

Visizplatītākā metode, ko izmanto augstas tīrības pakāpes viena kristāla pusvadītāju materiālu audzēšanai, tiek saukta par Czochralski procesu. Šajā procesā viena kristāla sēklu pilina tā paša materiāla izšķīdinātā šķidrumā un lēnām velk uz augšu ar rotējošu kustību. Kad sēkla tiek izvilkta, izšķīdinātā viela sacietē gar saskarni starp cieto vielu un šķidrumu, un rotācija izlīdzina izšķīdušās vielas temperatūru.

Pusvadītāju pielietojums

1. Pirmais praktiskais pusvadītājs bija tranzistors/diode. Izmanto kā signāla pastiprinātāju/taisngriezi radio un televīzijas pusvadītājos.

2. Attīstīt saules enerģiju, ko izmanto arī saules baterijās.

3. Pusvadītājus var izmantot, lai mērītu temperatūru, temperatūras diapazons var sasniegt ražošanas, dzīvības, medicīniskās veselības, zinātniskās izpētes un mācību lietojumus 70 procentos no lauka, ar augstu precizitāti un stabilitāti, izšķirtspēju līdz {{ 4}},1 grāds , pat līdz 0,01 grādam nav neiespējami, linearitāte 0,2 procenti , temperatūras diapazons -100~ plus 300 grādi , Tas ir ekonomiski izdevīgs temperatūras mērīšanas elements.

4. Pusvadītāju ledusskapju izstrādē, kas pazīstami arī kā termoelektriskie ledusskapji vai termoelektriskie ledusskapji, tiek izmantots Partier efekts.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.