Znate li za poluvodičke lasere? (2. dio)

Poluvodički laseri korelacija 2. dio.

Laser je jedna od osnovnih komponenti modernih laserskih strojnih sustava. S razvojem tehnologije laserske obrade, laser se također stalno razvija, postoji mnogo novih lasera.

Dopirani poluvodički laseri

Poluvodiči se naširoko koriste u današnjem digitalnom svijetu jer mogu promijeniti svoja električna svojstva umetanjem nečistoća u njihove kristalne rešetke, što je proces poznat kao dopiranje.

Nečistoće u poluvodičima imaju značajan utjecaj na otpor. Kada se trag nečistoće doda poluvodiču, periodično potencijalno polje u blizini atoma nečistoće je poremećeno i formirano je dodatno vezano stanje, što rezultira dodatnom razinom nečistoće u zabranjenom pojasu. Na primjer, kada se atomi nečistoće kao što su fosfor, arsen i antimon dodaju u kristal kvaternarnog elementa germanija ili silicija, atom nečistoće, kao molekula rešetke, ima četiri od svojih pet valentnih elektrona koji tvore kovalentnu vezu s okolnim atom germanija (ili silicija), a dodatni elektron vezan je za atom nečistoće, stvarajući razinu energije sličnu vodiku. Razina nečistoće nalazi se iznad zabranjenog pojasa i blizu dna vodljivog pojasa. Elektroni na razini nečistoće lako se pobuđuju u vodljivi pojas kao prijenosnici elektrona. Nečistoća koja daje prijenosnik elektrona naziva se donor, a odgovarajuća energetska razina naziva se donorska razina.

Koncentracija nečistoća i polaritet intrinzičnih poluvodiča imaju veliki utjecaj na karakteristike vodljivosti poluvodiča. Dopirani poluvodič naziva se ekstrinzični poluvodič.

Dopirani poluvodič: Poluvodič s nečistoćama dobiva se postupkom difuzije miješanjem malog broja prikladnih elemenata nečistoća u intrinzični poluvodič.

Poluvodički laseri tipa P: Kristal čistog silicija nastaje miješanjem trovalentnog elementa (kao što je bor) umjesto atoma silicija u kristalnoj rešetki.

Većinski prijenosnici: U poluvodičima P-tipa koncentracija šupljina veća je od koncentracije slobodnih elektrona, poznatih kao glavninski nositelji ili skraćeno polinositelji.

Manjinski nositelji: U poluvodičima P-tipa, slobodni elektroni su manjinski nositelji ili skraćeno manjinski nositelji.

Akceptorski atom: Slobodno mjesto u atomu nečistoće apsorbira elektrone i naziva se akceptorski atom.

Vodljive karakteristike poluvodiča P-tipa: provodi električnu struju kroz rupe. Što je više nečistoća dodano, to je veća koncentracija poligona (rupa) i veća je vodljivost.

Poluvodički laseri tipa N: Kristal čistog silicija nastaje miješanjem peterovalentnog elementa (kao što je fosfor) umjesto atoma silicija u kristalnoj rešetki.

Mnogi elektroni: U poluvodičima N-tipa, mnogi elektroni su slobodni elektroni.

Manjina: U poluvodičima tipa N, manjina je rupa.

Atom donor: Atomi nečistoća koji mogu dati elektrone nazivaju se atomi donori.

Vodljivost poluvodiča N-tipa: Što je više nečistoća dodano, veća je koncentracija poligona (slobodnih elektrona) i veća je vodljivost.

Dopiranje poluvodičkih lasera

Prema pozitivnom ili negativnom naboju dopiranog materijala, dopirani materijal se može podijeliti na donore i akceptore. valentni elektroni (valentni elektroni) iz atoma donora su valentni elektroni kovalentni atomima dopiranog materijala i tako vezani. Elektron koji nije kovalentno vezan za atom dopiranog materijala slabo je vezan za donorski atom, također poznat kao donorski elektron.

U usporedbi s valentnim elektronima u intrinzičnim poluvodičima, energija potrebna donorskim elektronima za prijelaz u vodljivi pojas je niža i lakše se kretati u rešetki poluvodičkih materijala i stvarati struju. Iako donorski elektron dobiva energiju i skače na vodljivi pojas, on ne napušta električnu rupu kao u intrinzičnom poluvodiču, a donorski atom je fiksiran u kristalnoj rešetki poluvodičkog materijala tek nakon što izgubi elektron. Stoga se poluvodič koji dobiva višak elektrona da osigura vodljivost zbog dopiranja naziva poluvodič N-tipa, gdje n označava negativno nabijene elektrone.

Za razliku od donora, kada akceptorski atom uđe u rešetku poluvodiča, budući da je broj valentnih elektrona manji od broja atoma poluvodiča, on će donijeti ekvivalentno prazno mjesto, a to dodatno prazno mjesto može se smatrati električnom rupom. Dopirani poluvodič naziva se poluvodič P-tipa, gdje p označava pozitivno nabijene rupe.

Učinak dopinga ilustriran je unutarnjim poluvodičem silicija. Silicij ima četiri valentna elektrona, a dopirni materijali koji se obično koriste u siliciju uključuju trovalentne i peterovalentne elemente. Kada su trovalentni elementi sa samo tri valentna elektrona, kao što je bor, dopirani u silicijske poluvodiče, bor ima ulogu akceptora, a silicijski poluvodiči dopirani borom su poluvodiči P-tipa. Nasuprot tome, ako su peterovalentni elementi kao što je fosfor (fosfor) dopirani u silicijski poluvodič, fosfor igra ulogu donora, a dopirani fosfor silicijski poluvodič postaje N-tip poluvodiča.

Poluvodički materijal može biti dopiran donorom i akceptorom, a kako odlučiti je li poluvodič N-tipa ili P-tipa ovisi o dopiranom poluvodiču, akceptor donosi veću koncentraciju šupljina ili donor donosi veću koncentraciju elektrona, odnosno što je "većinski nositelj" poluvodiča. Suprotnost većinskom nositelju je manjinski nositelj. Za analizu principa rada poluvodičkih komponenti vrlo je važno ponašanje nekoliko nositelja u poluvodičima.

Saznajte više o tome iz dijela 3

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.