Znate li o poluvodičkim laserima? (3. dio)

Semiconductor Laserskorelacija 3. dio.

Poluprovodnički laser općenito ima karakteristike lagane težine, visoke efikasnosti modulacije, male veličine itd., i široko se koristi u civilnim, vojnim, medicinskim i drugim poljima. Istraživanje poluvodičkih lasera velike snage počelo je 1980-ih i nikada nije prestalo. Uz kontinuirani razvoj poluvodičke tehnologije i laserske tehnologije, poluvodički laser velike snage napravio je veliki napredak u aspektima izlazne snage, konverzije snage i pouzdanosti.

Utjecaj dopinga na strukturu

Dopiranje energetskog pojasa poluprovodnika se mijenja. U zavisnosti od dopinga, postoje različiti energetski nivoi između pojasnih razmaka intrinzičnih poluprovodnika. Donorski atom će proizvesti novi energetski nivo blizu provodnog pojasa, dok će atom primaoca proizvesti novi energetski nivo blizu valentnog pojasa. Ako su atomi bora dopirani u silicijum, oni ioniziraju atome bora dopirane u silicijum mogu se potpuno ionizirati na sobnoj temperaturi jer je nivo energije između valentnog pojasa bora i silicijuma samo 0.045 elektron volti, što je mnogo manje nego energetski jaz samog silicijuma od 1,12 elektron volti.

Drugi važan efekat dodataka na strukturu traka je promena položaja Fermijevog energetskog nivoa. Fermijev nivo energije ostaje konstantan u termalnoj ravnoteži, a ovo svojstvo dovodi do mnogih drugih korisnih električnih svojstava. Na primjer, pojas pn spoja se može saviti jer su Fermijevi nivoi poluvodiča P-tipa i poluvodiča N-tipa na različitim pozicijama, ali Fermijevi nivoi moraju ostati na istoj visini da bi formirali pn spoj. Kao rezultat toga, pojas provodljivosti ili valentni pojas poluvodiča P-tipa ili N-tipa će biti savijen kako bi odgovarao razlici pojasa na spoju.

Gornji efekat se može objasniti dijagramom pojasa. Na trakastom grafikonu, horizontalna os predstavlja poziciju, a vertikalna os predstavlja energiju. intrinzični Fermi nivo (intrinzični Fermi nivo) poluprovodnika se obično izražava u Ei. Mape pojasa su vrlo koristan alat u tumačenju ponašanja poluvodičkih komponenti.

Odnos između poluvodiča i integriranih kola

Poluprovodnici su materijali čija su električna svojstva srednja između provodnika i izolatora. Znamo da kolo ima funkciju uglavnom zbog različitih varijacija struje unutar njega i da se struja formira uglavnom zbog protoka (kretanja/migracije) elektrona između metalnog kola i elektronskih komponenti. Dakle, koliko se lako elektroni kreću kroz materijal određuje njegovu provodljivost. U uobičajenim metalnim materijalima na sobnoj temperaturi elektronima je lako dobiti energiju za kretanje, tako da je njihova vodljivost dobra; Zbog karakteristika samog materijala, elektronima je teško dobiti energiju potrebnu za provođenje električne energije. Nekoliko elektrona može migrirati unutar izolatora, tako da je gotovo neprovodljiv. Poluprovodnički materijali, s druge strane, su negdje između i mogu se mijenjati dodavanjem nečistoća, umjetno kontrolirajući koliko lako provodi električnu energiju ili ne, i koliko lako provodi električnu energiju. Ovo se naziva svojstvom dopiranja poluprovodnika.

Kao što je ranije rečeno, osnova integrisanog kola je tranzistor, pronalaskom tranzistora moguće je kreirati integrisano kolo, a osnova tranzistora je poluprovodnik, pa je i poluprovodnik osnova integrisanog kola. Poluprovodnici su za integrisana kola koja je zemlja za gradove. Očigledno je da planine i brda nisu pogodna za gradnju gradova, a mesta sa peskovitim tlom i krečnjacima nisu pogodna za gradnju gradova. "Izgradnja" grada zahtijeva dobru lokaciju, a "integracija" kola zahtijeva pravi osnovni materijal -- poluprovodnika. Uobičajeni poluprovodnički materijali su silicijum, germanijum, galijum arsenid (spoji), među kojima je široko korišćeni, komercijalni uspeh potisnog „silicijuma“.

Pa zašto su poluprovodnici, a posebno silicijum, dobri za pravljenje integrisanih kola? Postoji nekoliko razloga. Silicijum je element u izobilju u zemljinoj kori, odmah iza kiseonika. U prirodi ima mnogo silikata ili silikata u stijenama i šljunku, što je cijena sirovina. Dopable priroda silicijuma je jednostavna za kontrolu, što olakšava pravljenje tranzistora koji odgovaraju zahtjevima, iz razloga principa kola. Silicijum dioksid koji nastaje oksidacijom silicijuma je stabilan i može se koristiti kao odličan izolacioni film potreban u poluvodičkim uređajima, što je razlog strukture uređaja. Ključna stvar je planarni proces integriranih kola, silicij je lakše implementirati oksidaciju, litografiju, difuziju i druge procese, lakše se integrirati, a njegove performanse je lakše kontrolirati. Stoga se sljedeće uglavnom uvodi na osnovu znanja o silicijumskom integriranom kolu, silicijumskom tranzistoru i razumijevanju procesa integriranog kola, bit će lakše razumjeti ovaj problem.

Osim izdržljivosti, poluvodič ima i termičku osjetljivost, fotoosjetljivost, temperaturu negativnog otpora, mogućnost recikliranja i druge karakteristike, pa se osim za proizvodnju velikih integriranih kola, poluvodički materijali mogu koristiti i za energetske uređaje, optoelektronske uređaje, senzore pritiska, termoelektrično hlađenje i druge namjene; Koristeći mikromašinsku tehnologiju mikroelektronike, može se napraviti i MEMS (mikromehanički elektronski sistem), koji se može koristiti u elektronskim i medicinskim poljima.

Proizvodnja poluvodičkih materijala

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

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

Primena poluprovodnika

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

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

3. Poluprovodnici se mogu koristiti za mjerenje temperature, raspon temperature može doseći proizvodnju, život, medicinsko zdravlje, naučna istraživanja i nastavne aplikacije od 70 posto polja, sa visokom preciznošću i stabilnošću, rezolucijom do {{ 4}}.1 stepen, čak i do 0.01 stepen nije nemoguće, linearnost 0,2 posto, temperaturni opseg -100~ plus 300 stepeni, To je isplativ mjerni element temperature.

4. Razvoj poluprovodničkih frižidera, takođe poznatih kao termoelektrični frižideri ili termoelektrični frižideri, koristi Partierov efekat.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.