Vai jūs zināt par pusvadītāju lāzeriem? (2. daļa)

Pusvadītāju lāzeri korelācija 2. daļa.

Lāzers ir viena no galvenajām mūsdienu lāzera apstrādes sistēmām. Attīstoties lāzera apstrādes tehnoloģijai, nepārtraukti attīstās arī lāzers, ir daudz jaunu lāzeru.

Leģēti pusvadītāju lāzeri

Pusvadītāji tiek plaši izmantoti mūsdienu digitālajā pasaulē, jo tie var mainīt to elektriskās īpašības, ievietojot piemaisījumus to kristāla režģī, un šo procesu sauc par dopingu.

Piemaisījumi pusvadītājos būtiski ietekmē pretestību. Ja pusvadītājam tiek pievienots piemaisījums, periodiskais potenciāla lauks pie piemaisījuma atoma tiek traucēts un veidojas papildu saistītais stāvoklis, kā rezultātā joslas spraugā rodas papildu piemaisījumu līmenis. Piemēram, ja piemaisījumu atomi, piemēram, fosfors, arsēns un antimons tiek pievienoti ceturtdaļas elementa germānija vai silīcija kristālam, piemaisījuma atomam kā režģa molekulai četri no pieciem valences elektroniem veido kovalento saiti ar apkārtējo. germānija (vai silīcija) atoms, un papildu elektrons ir saistīts ar piemaisījuma atomu, radot ūdeņradim līdzīgu enerģijas līmeni. Piemaisījumu līmenis atrodas virs aizliegtās joslas un netālu no vadītspējas joslas dibena. Elektroni piemaisījumu līmenī ir viegli ierosināti vadītspējas joslā kā elektronu nesēji. Piemaisījumu, kas nodrošina elektronu nesēju, sauc par donoru, un atbilstošo enerģijas līmeni sauc par donora līmeni.

Piemaisījumu koncentrācijai un iekšējo pusvadītāju polaritātei ir liela ietekme uz pusvadītāju vadītspējas īpašībām. Leģēto pusvadītāju sauc par ārēju pusvadītāju.

Leģēts pusvadītājs: piemaisījumu pusvadītāju iegūst difūzijas procesā, iekšējā pusvadītājā sajaucot nelielu skaitu piemērotu piemaisījumu elementu.

P tipa pusvadītāju lāzeri: Tīra silīcija kristāls veidojas, sajaucot trīsvērtīgo elementu (piemēram, boru) silīcija atomu vietā kristāla režģī.

Lielākā daļa nesēju: P tipa pusvadītājos caurumu koncentrācija ir lielāka par brīvo elektronu koncentrāciju, kas pazīstami kā vairākuma nesēji vai saīsināti poli nesēji.

Mazākuma nesēji: P tipa pusvadītājos brīvie elektroni ir mazākuma nesēji vai saīsināti mazākuma nesēji.

Akceptora atoms: brīva vieta piemaisījumu atomā absorbē elektronus un tiek saukta par akceptora atomu.

P veida pusvadītāja vadītspējas īpašības: tas vada elektrību caur caurumiem. Jo vairāk piemaisījumu tiek pievienots, jo lielāka ir daudzstūru (caurumu) koncentrācija un spēcīgāka vadītspēja.

N tipa pusvadītāju lāzeri: Tīra silīcija kristāls veidojas, sajaucot piecvērtīgu elementu (piemēram, fosforu) silīcija atomu vietā kristāla režģī.

Daudzi elektroni: N tipa pusvadītājos daudzi elektroni ir brīvie elektroni.

Mazākā daļa: N tipa pusvadītājos mazākums ir caurums.

Donora atoms: Piemaisījumu atomus, kas var dot elektronus, sauc par donora atomiem.

N tipa pusvadītāju vadītspēja: jo vairāk piemaisījumu pievieno, jo lielāka ir daudzstūru (brīvo elektronu) koncentrācija un spēcīgāka vadītspēja.

Pusvadītāju lāzeru dopings

Pēc leģētā materiāla pozitīvā vai negatīvā lādiņa leģēto materiālu var iedalīt donoros un akceptoros. Valences elektroni (valences elektroni) no donora atomiem ir valences elektroni, kas kovalenti ar leģētā materiāla atomiem un tādējādi ir saistīti. Elektrons, kas nav kovalenti saistīts ar leģētā materiāla atomu, ir vāji saistīts ar donora atomu, ko sauc arī par donora elektronu.

Salīdzinot ar valences elektroniem iekšējos pusvadītājos, donoru elektroniem nepieciešamā enerģija, lai pārietu uz vadīšanas joslu, ir vieglāka, un ir vieglāk pārvietoties pusvadītāju materiālu režģī un radīt strāvu. Lai gan donora elektrons iegūst enerģiju un lec uz vadīšanas joslu, tas neatstāj elektrisko caurumu kā iekšējā pusvadītājā, un donora atoms tiek fiksēts pusvadītāja materiāla kristāliskajā režģī tikai pēc elektrona zaudēšanas. Tāpēc pusvadītāju, kas dopinga dēļ iegūst lieko elektronu vadītspēju, sauc par N tipa pusvadītāju, kur n apzīmē negatīvi lādētus elektronus.

Atšķirībā no donora, kad akceptora atoms nonāk pusvadītāju režģī, jo valences elektronu skaits ir mazāks nekā pusvadītāja atomam, tas radīs līdzvērtīgu vakanci, un šo papildu vakanci var uzskatīt par elektrisko caurumu. Leģēto pusvadītāju sauc par P tipa pusvadītāju, kur p apzīmē pozitīvi lādētus caurumus.

Dopinga iedarbību ilustrē iekšējais silīcija pusvadītājs. Silīcijam ir četri valences elektroni, un silīcijā parasti izmantotie dopinga materiāli ietver trīsvērtīgos un kvinkvevalentos elementus. Ja trīsvērtīgos elementus, kuros ir tikai trīs valences elektroni, piemēram, boru, leģē silīcija pusvadītājos, boram ir akceptora loma, un ar boru leģēti silīcija pusvadītāji ir P tipa pusvadītāji. Un otrādi, ja piecvērtīgie elementi, piemēram, fosfors (fosfors), tiek leģēti ar silīcija pusvadītāju, fosfors spēlē donora lomu, un leģētais fosfora silīcija pusvadītājs kļūst par N tipa pusvadītāju.

Pusvadītāju materiāls var būt leģēts ar donoru un akceptoru, un tas, kā izlemt, vai pusvadītājs ir N tipa vai P tipa, ir atkarīgs no leģētā pusvadītāja, akceptors rada lielāku caurumu koncentrāciju vai donors – augstāku elektronu koncentrāciju, tas ir, kāds ir pusvadītāja "vairākuma nesējs". Pretstats lielākajam pārvadātājam ir mazākuma pārvadātājs. Pusvadītāju komponentu darbības principa analīzei ļoti svarīga ir dažu nesēju uzvedība pusvadītājos.

Uzziniet vairāk par to no 3. daļas

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.