Vai jūs zināt par pusvadītāju lāzeriem? (1. daļa)

1. Pusvadītāju lāzeridefinīcija

Materiālus, kuriem ir slikta elektrovadītspēja, piemēram, ogles, mākslīgos kristālus, dzintaru un keramiku, mēs parasti saucam parizolatori.

Metālus, kas labi vada elektrību, piemēram, zeltu, sudrabu, varu, dzelzi, alvu un alumīniju saucdiriģenti.

Istabas temperatūrā tiek sauktas materiālu vadošās īpašības starp vadītājiem un izolatoriempusvadītāji.

Salīdzinot ar vadītājiem un izolatoriem, pusvadītāju materiāli tika atklāti salīdzinoši vēlu, un tikai 20. gadsimta 30. gados akadēmiskā sabiedrība patiešām atzina pusvadītāju esamību, kad tika uzlabotas materiālu attīrīšanas metodes.

2. Attīstības vēsture

1833. gadā britu zinātnieks Faradejs, elektronikas tēvs, pirmo reizi atklāja, ka sudraba sulfīda izturība pret temperatūras izmaiņām atšķiras no parasto metālu izturības. Normālos apstākļos metālu pretestība palielinās, paaugstinoties temperatūrai, bet Baradei atklāja, ka sudraba sulfīda materiālu pretestība samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Šis ir pirmais pusvadītāju fenomena atklājums.

1839. gadā Bekerels no Francijas atklāja, ka savienojums starp pusvadītāju un elektrolītu rada spriegumu, ja tiek pakļauts gaismas iedarbībai. Tas kļuva pazīstams kā fotoelektriskais efekts. Tā bija otrā atklātā pusvadītāju īpašība.

1873. gadā Smits no Anglijas atklāja fotovadītspējas efektu, palielinot selēna kristāla materiālu vadītspēju gaismā, kas ir vēl viena pusvadītāju īpašība. Lai gan šie četri pusvadītāju efekti (Hola efekta paliekas -- četru saistīto efektu atklāšana) tika atklāti pirms 1880. gada, terminu pusvadītājs pirmo reizi izmantoja Koneinbergs un Veiss, iespējams, 1911. gadā. Tas notika tikai 1947. gada decembrī. ka Bell LABS pabeidza pusvadītāju četru īpašību raksturojumu.

1874. gadā Brauns Vācijā novēroja, ka dažu sulfīdu vadītspēja ir saistīta ar pieliktā elektriskā lauka virzienu, tas ir, tā vadītspēja ir virziena, un, ja abos galos tiek pielikts priekšējais spriegums, tas ir vadošs; Ja sprieguma polaritāte ir mainīta, tas nevadīs elektrību. Tas ir pusvadītāja integrālais efekts un trešais pusvadītāja raksturlielums. Tajā pašā gadā Šusters atklāja arī vara un vara oksīda taisngrieža efektu.

Daudzi cilvēki brīnās, kāpēc ir pagājis tik ilgs laiks, līdz pusvadītāji tika atpazīti. Galvenais iemesls bija tas, ka materiāli nebija tīri. Bez labiem materiāliem daudzas ar materiāliem saistītas problēmas ir grūti izskaidrojamas.

3. Pusvadītāju lāzeru klasifikācija

Ķīmisko sastāvu var iedalīt elementu pusvadītāju un salikto pusvadītāju divās kategorijās.

Ģermāniju un silīciju parasti izmanto kā elementārus pusvadītājus; Saliktie pusvadītāji ietver Ⅲ un Ⅴ grupas savienojumus (gallija arsenīds, gallija fosfīds utt.), Ⅱ un Ⅵ grupas savienojumus (kadmija sulfīds, cinka sulfīds utt.), oksīdus (mangāna, hroma, dzelzs, vara oksīdi) un cietos šķīdumus. sastāv no ⅲ-ⅴ grupas savienojumiem un ⅱ-ⅵ grupas savienojumiem (gallija alumīnija arsēns, gallija arsēna fosfors utt.).

Saskaņā ar to ražošanas tehnoloģiju pusvadītājus var klasificēt integrālās shēmas ierīcēs, diskrētās ierīcēs, fotoelektriskajos pusvadītājos, loģistikā, analoģiskajos, atmiņas un citās kategorijās. Vispārīgi runājot, tie tiks sadalīti mazās kategorijās.

4. Pusvadītāju lāzeru raksturojums

Pieci pusvadītāju raksturlielumi: dopings, termiskā jutība, fotosensitivitāte, negatīvās pretestības temperatūras raksturlielumi un taisngrieža raksturlielumi.

Pusvadītājā, kas veido kristāla struktūru, elektrisko vadītspēju var kontrolēt, mākslīgi pievienojot īpašus piemaisījumu elementus. Gaismas un siltuma starojuma apstākļos tā vadītspēja acīmredzami mainās.

5. Pusvadītāju lāzeru darbības princips

Iekšējais pusvadītājs: pusvadītāju, kurā nav piemaisījumu un nav režģa defektu, sauc par iekšējo pusvadītāju. Ļoti zemās temperatūrās pusvadītāja valences josla ir pilna. Pēc termiskās ierosmes daļa valences joslas elektronu šķērsos aizliegto joslu un ieies tukšajā joslā ar lielāku enerģiju. Vadīšanas josla kļūst pēc elektronu klātbūtnes tukšajā joslā, un elektrona trūkums valences joslā veido pozitīvi lādētu vakanci, ko sauc par caurumu.

Caurumu vadītspēja nav faktiska kustība, bet gan ekvivalenta. Kad elektrons vada elektrību, vienāda lādiņa caurumi pārvietojas pretējā virzienā. Tie rada virziena kustību ārējā elektriskā lauka iedarbībā un veido makroskopisku strāvu, ko attiecīgi sauc par elektronu vadītspēju un caurumu vadītspēju.

Šo hibrīdvadības veidu elektronu caurumu pāru ģenerēšanas dēļ sauc par iekšējo vadītspēju. Elektroni vadīšanas joslā iekritīs caurumā, un elektronu-caurumu pāris pazudīs, ko sauc par rekombināciju. Rekombinācijas laikā izdalītā enerģija kļūst par režģa elektromagnētisko starojumu (luminiscenci) vai siltuma vibrācijas enerģiju (sildīšanu). Noteiktā temperatūrā elektronu caurumu pāru ģenerēšana un rekombinācija pastāv vienlaikus un sasniedz dinamisku līdzsvaru. Šajā laikā pusvadītājam ir noteikts nesēja blīvums un tādējādi tam ir noteikta pretestība. Paaugstinoties temperatūrai, rodas vairāk elektronu caurumu pāru, palielinās nesēja blīvums un samazinās pretestība. Tīriem pusvadītājiem bez režģa defektiem ir augsta pretestība un maz praktisku pielietojumu.

Plašāku informāciju skatiet 2. daļā

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.