Znate li za poluvodičke lasere? (3. dio)

Poluvodički laserikorelacija 3. dio.

Poluvodički laser općenito ima karakteristike lagane, visoke učinkovitosti modulacije, male veličine itd., te se široko koristi u civilnim, vojnim, medicinskim i drugim područjima. Istraživanja poluvodičkih lasera velike snage započela su 1980-ih i nikad nisu prestala. Uz kontinuirani razvoj tehnologije poluvodiča i laserske tehnologije, poluvodički laser velike snage postigao je veliki napredak u aspektima izlazne snage, pretvorbe energije i pouzdanosti.

Učinak dopinga na strukturu

Dopiranje energetskog pojasa poluvodiča se mijenja. Ovisno o dopiranju, postoje različite razine energije između zabranjenih pojaseva intrinzičnih poluvodiča. Atom donor će proizvesti novu razinu energije u blizini vodljivog pojasa, dok će atom primatelj proizvesti novu razinu energije u blizini valentnog pojasa. Ako su atomi bora dopirani u silicij, oni ioniziraju atome bora dopirane u silicij koji mogu biti potpuno ionizirani na sobnoj temperaturi jer je razina energije između valentnog pojasa bora i silicija samo 0.045 elektron volta, što je puno manje nego energetski jaz samog silicija od 1,12 elektron volta.

Drugi važan učinak dopanata na vrpčnu strukturu je promjena položaja Fermijeve energetske razine. Fermijeva energetska razina ostaje konstantna u toplinskoj ravnoteži, a ovo svojstvo dovodi do mnogih drugih korisnih električnih svojstava. Na primjer, vrpca pn spoja može se saviti jer su Fermijeve razine poluvodiča P-tipa i poluvodiča N-tipa na različitim položajima, ali Fermijeve razine moraju ostati na istoj visini da bi formirale pn-spoj. Kao rezultat toga, vodljivi pojas ili valentni pojas poluvodiča P-tipa ili N-tipa bit će savijen kako bi odgovarao razlici pojasa na spoju.

Gore navedeni učinak može se objasniti tračnim dijagramom. Na trakastom dijagramu vodoravna os predstavlja položaj, a okomita os predstavlja energiju. intrinzična Fermijeva razina (intrinsicFermi level) poluvodiča obično se izražava u Ei. Mape pojasa vrlo su koristan alat u tumačenju ponašanja poluvodičkih komponenti.

Odnos između poluvodiča i integriranih sklopova

Poluvodiči su materijali čija su električna svojstva srednja između svojstava vodiča i izolatora. Znamo da krug ima funkciju uglavnom zbog različitih varijacija struje unutar njega i da struja nastaje uglavnom zbog protoka (kretanja/migracije) elektrona između metalnog kruga i elektroničkih komponenti. Dakle, koliko se lako elektroni kreću kroz materijal određuje njegovu vodljivost. U uobičajenim metalnim materijalima na sobnoj temperaturi elektroni lako dobivaju energiju za kretanje, tako da je njihovo svojstvo vodljivosti dobro; Zbog karakteristika samog materijala, elektronima je teško dobiti potrebnu energiju za provođenje struje. Nekoliko elektrona može migrirati unutar izolatora, tako da je on gotovo nevodljiv. Poluvodički materijali su, s druge strane, negdje između i mogu se mijenjati dodavanjem nečistoća, umjetno kontrolirajući koliko lako provode elektricitet ili ne, i koliko lako provode elektricitet. To se naziva svojstvo poluvodiča koji se može dopirati.

Kao što je prethodno rečeno, osnova integriranog kruga je tranzistor, izumom tranzistora moguće je stvoriti integrirani krug, a osnova tranzistora je poluvodič, tako da je poluvodič također osnova integriranog kruga. Poluvodiči su za integrirane sklopove ono što je zemlja za gradove. Očito, planine i brda nisu pogodna za gradnju gradova, a mjesta s pjeskovitim tlom i vapnencem nisu pogodna za gradnju gradova. "Izgradnja" grada zahtijeva dobro mjesto, a "integracija" kruga zahtijeva pravi osnovni materijal -- poluvodiče. Uobičajeni poluvodički materijali su silicij, germanij, galijev arsenid (spojevi), među kojima je široko korišten, komercijalni uspjeh potisnog "silicija".

Pa zašto su poluvodiči, a posebno silicij, dobri za izradu integriranih krugova? Postoji nekoliko razloga. Silicij je rasprostranjen element u zemljinoj kori, odmah iza kisika. U prirodi ima puno silikata ili silicija u stijenama i šljunku, što je trošak sirovina. Dopable prirodu silicija lako je kontrolirati, što olakšava izradu tranzistora koji odgovaraju zahtjevima, zbog principa sklopa. Silicijev dioksid nastao oksidacijom silicija je stabilan i može se koristiti kao izvrstan izolacijski film potreban u poluvodičkim uređajima, što je i razlog strukture uređaja. Ključna točka je planarni proces integriranih krugova, silicij je lakši za implementaciju oksidacije, litografije, difuzije i drugih procesa, lakši za integraciju, a njegovu izvedbu lakše je kontrolirati. Stoga se sljedeće uglavnom uvodi na temelju znanja o silicijskim integriranim krugovima, silicijskim tranzistorima i razumijevanju procesa integriranih krugova, tako da će biti lakše razumjeti ovaj problem.

Osim trajnosti, poluvodič također ima toplinsku osjetljivost, fotoosjetljivost, temperaturu negativnog otpora, mogućnost recikliranja i druge karakteristike, pa se osim za proizvodnju integriranih sklopova velikih razmjera, poluvodički materijali mogu koristiti i za energetske uređaje, optoelektroničke uređaje, senzore tlaka, termoelektrično hlađenje i druge namjene; Koristeći mikrostrojnu tehnologiju mikroelektronike, također se može pretvoriti u MEMS (mikromehanički elektronički sustav), koji se može koristiti u elektroničkim i medicinskim poljima.

Proizvodnja poluvodičkih materijala

Kako bi se zadovoljile potrebe masovne proizvodnje, električna svojstva poluvodiča moraju biti predvidljiva i stabilna, tako da se moraju strogo zahtijevati i čistoća dopinga i kvaliteta rešetkaste strukture poluvodiča. Uobičajeni problemi kvalitete uključuju dislokaciju u rešetki, blizance ili greške u slaganju, što utječe na karakteristike poluvodičkih materijala. Za poluvodičku komponentu, defekti rešetke materijala obično su glavni faktor koji utječe na performanse komponente.

Najčešća metoda koja se koristi za uzgoj monokristalnih poluvodičkih materijala visoke čistoće naziva se Czochralski proces. U ovom procesu, klica jednog kristala ispušta se u otopljenu tekućinu istog materijala i polako se povlači prema gore rotirajućim pokretima. Kako se klica povlači prema gore, otopljena tvar se skrućuje duž granice između krutine i tekućine, a rotacija izjednačava temperaturu otopljene tvari.

Primjena poluvodiča

1. Prvi praktični poluvodič bio je tranzistor/dioda. Koristi se kao pojačalo/ispravljač signala u radijskim i televizijskim poluvodičima.

2. Razviti solarnu energiju, koja se također koristi u solarnim ćelijama.

3. Poluvodiči se mogu koristiti za mjerenje temperature, temperaturni raspon može dosegnuti proizvodnju, život, medicinsko zdravlje, znanstvena istraživanja i nastavne primjene od 70 posto polja, uz visoku točnost i stabilnost, razlučivost do {{ 4}}.1 stupanj, čak i do 0.01 stupanj nije nemoguće, linearnost 0,2 posto, raspon temperature -100~ plus 300 stupnjeva, To je isplativ element za mjerenje temperature.

4. Razvoj poluvodičkih hladnjaka, također poznatih kao termoelektrični hladnjaci ili termoelektrični hladnjaci, koristi Partierov učinak.

Kontakt podaci:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.