Znate li o poluvodičkim laserima? (2. dio)

Semiconductor Lasers korelacija 2. dio.

Laser je jedna od bitnih komponenti u modernim sistemima laserske obrade. Sa razvojem tehnologije laserske obrade, laser se također stalno razvija, ima mnogo novih lasera.

Dopirani poluvodički laseri

Poluprovodnici se široko koriste u današnjem digitalnom svijetu jer mogu promijeniti svoja električna svojstva umetanjem nečistoća u svoje kristalne rešetke, proces poznat kao doping.

Nečistoće u poluprovodnicima imaju značajan uticaj na otpornost. Kada se u poluprovodnik doda nečistoća u tragovima, periodično potencijalno polje u blizini atoma nečistoće se poremeti i formira se dodatno vezano stanje, što rezultira dodatnim nivoom nečistoće u pojasu pojasa. Na primjer, kada se atomi nečistoće kao što su fosfor, arsen i antimon dodaju u kvarterni element germanijuma ili kristala silicija, atom nečistoće, kao molekula rešetke, ima četiri od svojih pet valentnih elektrona koji formiraju kovalentnu vezu sa okolnim atom germanija (ili silicija), a dodatni elektron je vezan za atom nečistoće, stvarajući nivo energije sličan vodoniku. Nivo nečistoće se nalazi iznad zabranjenog pojasa i blizu dna provodnog pojasa. Elektroni na nivou nečistoće lako se pobuđuju u provodnom pojasu kao nosioci elektrona. Nečistoća koja obezbeđuje nosač elektrona naziva se donor, a odgovarajući nivo energije naziva se nivo donora.

Koncentracija nečistoća i polaritet intrinzičnih poluprovodnika imaju veliki uticaj na karakteristike provodljivosti poluprovodnika. Dopirani poluvodič se naziva ekstrinzičnim poluprovodnikom.

Dopirani poluvodič: Poluprovodnik sa nečistoćom se dobija postupkom difuzije mešanjem malog broja odgovarajućih nečistoća u unutrašnji poluprovodnik.

Poluprovodnički laseri tipa P: Čisti kristal silicijuma nastaje mešanjem trovalentnog elementa (kao što je bor) umesto atoma silicijuma u kristalnoj rešetki.

Većinski nosioci: U poluprovodnicima P-tipa, koncentracija rupa je veća od koncentracije slobodnih elektrona, poznatih kao većinski nosioci, ili skraćeno poli nosioci.

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

Akceptorski atom: Prazan prostor u atomu nečistoće apsorbuje elektrone i naziva se akceptorski atom.

Karakteristike vodljivosti poluprovodnika tipa P: provodi električnu energiju kroz rupe. Što je više nečistoća dodano, veća je koncentracija poligona (rupa) i provodljivost je veća.

Poluprovodnički laseri tipa N: Čisti kristal silicijuma nastaje mešanjem petovalentnog elementa (kao što je fosfor) umesto atoma silicijuma u kristalnoj rešetki.

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

Manjina: U poluprovodnicima N-tipa manjina je rupa.

Donorski atom: Atomi nečistoće koji mogu doprinijeti elektronima nazivaju se atomi donora.

Vodljivost poluvodiča N-tipa: Što se više nečistoća doda, to je veća koncentracija poligona (slobodnih elektrona) i provodljivost je jača.

Dopiranje poluprovodničkih 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 povezani. Elektron koji nije kovalentno vezan za atom dopiranog materijala slabo je vezan za atom donora, također poznat kao donor elektron.

U poređenju sa valentnim elektronima u intrinzičnim poluprovodnicima, energija potrebna elektronima donora za prelazak u provodni pojas je niža i lakše se kreće u rešetki poluvodičkih materijala i stvara struju. Iako elektron donor dobija energiju i skače u pojas provodljivosti, on ne ostavlja električnu rupu kao u intrinzičnom poluprovodniku, a atom donora je samo fiksiran u kristalnoj rešetki poluvodičkog materijala nakon što izgubi elektron. Prema tome, poluvodič koji dobija višak elektrona da obezbedi provodljivost usled dopinga naziva se poluprovodnik N-tipa, gde n predstavlja negativno naelektrisane elektrone.

Za razliku od donora, kada atom akceptora uđe u poluvodičku rešetku, jer je broj valentnih elektrona manji od broja poluvodičkog atoma, on će donijeti ekvivalentno prazno mjesto, a ovo dodatno slobodno mjesto može se smatrati električnom rupom. Dopirani poluprovodnik se naziva poluprovodnik P-tipa, gde p predstavlja pozitivno naelektrisane rupe.

Efekat dopinga je ilustrovan intrinzičnim poluprovodnikom od silicijuma. Silicijum ima četiri valentna elektrona, a doping materijali koji se obično koriste u silicijumu uključuju trovalentne i peterovalentne elemente. Kada se trovalentni elementi sa samo tri valentna elektrona, kao što je bor, dopiraju u silicijumske poluprovodnike, bor igra ulogu akceptora, a silicijumski poluprovodnici dopirani borom su poluprovodnici P-tipa. Suprotno tome, ako su petovalentni elementi kao što je fosfor (fosfor) dopirani silicijumskim poluprovodnikom, fosfor igra ulogu donora, a dopirani fosfor silicijumski poluprovodnik postaje N-tip poluprovodnika.

Poluprovodnički materijal može biti dopiran donorom i akceptorom, a kako odlučiti da li je poluvodič N-tip ili P-tip ovisi o dopiranom poluvodiču, akceptor donosi veću koncentraciju rupa ili donor donosi veću koncentraciju elektrona, odnosno šta je "većinski nosilac" poluprovodnika. Suprotnost većinskom prevozniku je manjinski prevoznik. Za analizu principa rada poluprovodničkih komponenti veoma je važno ponašanje nekoliko nosača u poluprovodnicima.

Saznajte više o tome u 3. dijelu

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.