Znate li za poluvodičke lasere? (1. dio)

1. Poluvodički laseridefinicija

Materijale koji imaju lošu električnu vodljivost kao što su ugljen, umjetni kristali, jantar i keramika obično nazivamoizolatori.

Metali koji dobro provode struju, kao što su zlato, srebro, bakar, željezo, kositar i aluminij, nazivaju sedirigenti.

Na sobnoj temperaturi nazivaju se vodljiva svojstva materijala između vodiča i izolatorapoluvodiči.

U usporedbi s vodičima i izolatorima, otkriće poluvodičkih materijala bilo je relativno kasno, a tek je 1930-ih akademska zajednica istinski prepoznala postojanje poluvodiča kada su poboljšane tehnike pročišćavanja materijala.

2. Povijest razvoja

Godine 1833. britanski znanstvenik Faraday, otac elektronike, prvi je otkrio da je otpornost srebrnog sulfida na promjenu temperature drugačija od otpornosti običnih metala. U normalnim okolnostima, otpornost metala raste s porastom temperature, ali Baradei je otkrio da otpornost srebrovih sulfidnih materijala opada s porastom temperature. Ovo je prvo otkriće fenomena poluvodiča.

Godine 1839. Becquerel iz Francuske otkrio je da spoj između poluvodiča i elektrolita proizvodi napon kada je izložen svjetlu. To je postalo poznato kao fotonaponski efekt. Bila je to druga karakteristika poluvodiča koja je otkrivena.

Godine 1873. Smith iz Engleske otkrio je učinak fotovodljivosti povećanja vodljivosti kristalnih materijala selena pod svjetlom, što je još jedna karakteristika poluvodiča. Iako su ova četiri efekta poluvodiča (ostaci Hallovog efekta -- otkriće četiri povezana efekta) otkrivena prije 1880., pojam poluvodič prvi su upotrijebili Coneyberg i Weiss vjerojatno 1911. Tek u prosincu 1947. da je Bell LABS dovršio karakterizaciju četiri svojstva poluvodiča.

Godine 1874., Braun u Njemačkoj primijetio je da je vodljivost nekog sulfida povezana sa smjerom primijenjenog električnog polja, to jest, njegova vodljivost je usmjerena, a kada se napon prema naprijed primijeni na oba kraja, on je vodljiv; Ako je polaritet napona obrnut, neće provoditi struju. To je integralni učinak poluvodiča i treća karakteristika poluvodiča. Iste godine Schuster je otkrio i ispravljački učinak bakra i bakrenog oksida.

Mnogi se ljudi pitaju zašto je trebalo toliko dugo da se poluvodiči prepoznaju. Glavni razlog bio je taj što materijali nisu bili čisti. Bez dobrih materijala teško je objasniti mnoge probleme vezane uz materijale.

3. Klasifikacija poluvodičkih lasera

Kemijski sastav može se podijeliti u dvije kategorije elementa poluvodiča i spoja poluvodiča.

Germanij i silicij obično se koriste kao elementarni poluvodiči; Složeni poluvodiči uključuju spojeve grupe 3 i Ⅴ (galijev arsenid, galijev fosfid, itd.), spojeve grupe 3 i Ⅵ (kadmijev sulfid, cink sulfid, itd.), okside (mangan, krom, željezo, bakreni oksidi) i čvrste otopine sastavljen od spojeva grupe ⅲ-ⅴ i spojeva grupe ⅱ-ⅵ (galij aluminij arsen, galij arsen fosfor itd.).

Prema proizvodnoj tehnologiji, poluvodiči se mogu klasificirati na uređaje s integriranim krugovima, diskretne uređaje, fotoelektrične poluvodiče, logističke, analogne, memorijske i druge kategorije. Općenito govoreći, oni će biti podijeljeni u male kategorije.

4. Karakteristike poluvodičkih lasera

Pet karakteristika poluvodiča: dopiranje, toplinska osjetljivost, fotoosjetljivost, temperaturne karakteristike negativnog otpora i karakteristike ispravljača.

U poluvodiču koji tvori kristalnu strukturu, električna vodljivost može se kontrolirati umjetnim dodavanjem specifičnih nečistoća. U uvjetima svjetlosti i toplinskog zračenja, njegova vodljivost se očito mijenja.

5. Princip rada poluvodičkih lasera

Intrinzični poluvodič: Poluvodič koji ne sadrži nečistoće i defekte rešetke naziva se intrinzični poluvodič. Na ekstremno niskim temperaturama, valentni pojas poluvodiča je puni pojas. Nakon toplinske pobude, dio elektrona u valentnom pojasu će prijeći zabranjeni pojas i ući u prazan pojas s većom energijom. Vodljivi pojas postaje nakon prisutnosti elektrona u praznom pojasu, a nedostatak elektrona u valentnom pojasu stvara pozitivno nabijeno prazno mjesto, koje se naziva šupljina.

Provođenje šupljine nije stvarno gibanje, već ekvivalent. Kada elektron provodi elektricitet, rupe jednakog naboja kreću se u suprotnom smjeru. Oni stvaraju usmjereno gibanje pod djelovanjem vanjskog električnog polja i tvore makroskopsku struju, koja se naziva elektronska kondukcija odnosno rupinska kondukcija.

Ovaj tip hibridnog provođenja zbog stvaranja parova elektron-šupljina naziva se intrinzično provođenje. Elektroni u vodljivom pojasu će pasti u šupljinu i par elektron-šupljina će nestati, što se naziva rekombinacija. Energija koja se oslobađa tijekom rekombinacije postaje elektromagnetsko zračenje (luminiscencija) ili energija toplinske vibracije (zagrijavanje) rešetke. Na određenoj temperaturi, stvaranje i rekombinacija parova elektron-šupljina postoje u isto vrijeme i postižu dinamičku ravnotežu. U to vrijeme, poluvodič ima određenu gustoću nosača i stoga ima određeni otpor. Kako se temperatura povećava, stvara se više parova elektron-šupljina, gustoća nositelja se povećava, a otpor se smanjuje. Čisti poluvodiči bez grešaka u rešetki imaju visoku otpornost i malo praktičnih primjena.

Više informacija potražite u 2. dijelu

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.