Ar žinote apie puslaidininkinius lazerius? (1 dalis)

1. Puslaidininkiniai lazeriaiapibrėžimas

Medžiagas, kurios turi prastą elektros laidumą, pvz., anglis, dirbtiniai kristalai, gintaras ir keramika, paprastai vadinameizoliatoriai.

Metalai, kurie gerai praleidžia elektrą, tokie kaip auksas, sidabras, varis, geležis, alavas ir aliuminis, vadinamilaidininkai.

Kambario temperatūroje vadinamos laidžiosios medžiagų savybės tarp laidininkų ir izoliatoriųpuslaidininkiai.

Palyginti su laidininkais ir izoliatoriais, puslaidininkinės medžiagos buvo atrastos palyginti vėlai, ir tik praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje akademinė bendruomenė tikrai pripažino puslaidininkių egzistavimą, kai buvo patobulinti medžiagų valymo būdai.

2. Raidos istorija

1833 metais britų mokslininkas Faradėjus, elektronikos tėvas, pirmą kartą nustatė, kad sidabro sulfido atsparumas temperatūros pokyčiams skiriasi nuo įprastų metalų. Įprastomis aplinkybėmis metalų atsparumas didėja kylant temperatūrai, tačiau Baradei nustatė, kad sidabro sulfido medžiagų atsparumas mažėja kylant temperatūrai. Tai pirmasis puslaidininkio reiškinio atradimas.

1839 m. prancūzas Becquerel atrado, kad puslaidininkio ir elektrolito sandūroje, veikiant šviesai, susidaro įtampa. Tai tapo žinoma kaip fotovoltinis efektas. Tai buvo antroji atrasta puslaidininkių charakteristika.

1873 m. Smithas iš Anglijos atrado fotolaidumo efektą, padidinantį seleno kristalų medžiagų laidumą šviesoje, o tai yra dar viena puslaidininkių savybė. Nors šie keturi puslaidininkių efektai (Halės efekto likučiai -- keturių susijusių efektų atradimas) buvo atrasti iki 1880 m., terminą puslaidininkis pirmą kartą pavartojo Coneybergas ir Weissas tikriausiai 1911 m. Tik 1947 m. gruodžio mėn. kad Bell LABS užbaigė keturių puslaidininkių savybių apibūdinimą.

1874 m. Braunas Vokietijoje pastebėjo, kad kai kurių sulfido laidumas yra susijęs su veikiančio elektrinio lauko kryptimi, tai yra, jo laidumas yra kryptingas, o kai abiejuose galuose yra įjungta tiesioginė įtampa, jis yra laidus; Jei įtampos poliškumas yra atvirkštinis, jis nepradės elektros. Tai yra integralus puslaidininkio efektas ir trečioji puslaidininkio charakteristika. Tais pačiais metais Schusteris taip pat atrado vario ir vario oksido lygintuvą.

Daugelis žmonių stebisi, kodėl prireikė tiek laiko, kol buvo atpažinti puslaidininkiai. Pagrindinė priežastis buvo ta, kad medžiagos nebuvo grynos. Be gerų medžiagų sunku paaiškinti daugelį su medžiagomis susijusių problemų.

3. Puslaidininkinių lazerių klasifikacija

Cheminė sudėtis gali būti suskirstyta į dvi kategorijas elementų puslaidininkių ir sudėtinių puslaidininkių.

Germanis ir silicis dažniausiai naudojami kaip elementiniai puslaidininkiai; Sudėtiniams puslaidininkiams priskiriami Ⅲ ir Ⅴ grupės junginiai (galio arsenidas, galio fosfidas ir kt.), Ⅱ ir Ⅵ grupės junginiai (kadmio sulfidas, cinko sulfidas ir kt.), oksidai (mangano, chromo, geležies, vario oksidai) ir kietieji tirpalai sudarytas iš ⅲ-ⅴ grupės junginių ir ⅱ-ⅵ grupės junginių (galio aliuminio arseno, galio arseno fosforo ir kt.).

Pagal gamybos technologiją puslaidininkiai gali būti skirstomi į integrinių grandynų įrenginius, atskiruosius įrenginius, fotoelektrinius puslaidininkius, logistikos, analoginius, atminties ir kitas kategorijas. Paprastai jie bus suskirstyti į mažas kategorijas.

4. Puslaidininkinių lazerių charakteristikos

Penkios puslaidininkių charakteristikos: dopingas, šiluminis jautrumas, jautrumas šviesai, neigiamos varžos temperatūros charakteristikos ir lygintuvo charakteristikos.

Puslaidininkyje, sudarančioje kristalinę struktūrą, elektrinį laidumą galima valdyti dirbtinai pridedant specifinių priemaišų elementų. Šviesos ir šilumos spinduliuotės sąlygomis jo laidumas keičiasi akivaizdžiai.

5. Puslaidininkinių lazerių veikimo principas

Vidinis puslaidininkis: Puslaidininkis, kuriame nėra priemaišų ir gardelės defektų, vadinamas vidiniu puslaidininkiu. Esant ypač žemai temperatūrai, puslaidininkio valentinė juosta yra visa juosta. Po terminio sužadinimo dalis valentinės juostos elektronų kirs draudžiamą juostą ir pateks į tuščią juostą su didesne energija. Laidumo juosta tampa tada, kai tuščioje juostoje yra elektronų, o elektrono trūkumas valentinėje juostoje sudaro teigiamai įkrautą tuščią vietą, kuri vadinama skyle.

Skylės laidumas nėra tikrasis judėjimas, o lygiavertis. Kai elektronas praleidžia elektrą, vienodo krūvio skylės juda priešinga kryptimi. Jie sukuria kryptinį judėjimą veikiant išoriniam elektriniam laukui ir sudaro makroskopinę srovę, kuri atitinkamai vadinama elektronų laidumu ir skylių laidumu.

Šis hibridinio laidumo tipas, atsirandantis dėl elektronų ir skylių porų, vadinamas vidiniu laidumu. Laidumo juostoje esantys elektronai pateks į skylę, o elektronų ir skylių pora išnyks, o tai vadinama rekombinacija. Rekombinacijos metu išsiskirianti energija tampa gardelės elektromagnetine spinduliuote (liuminescencija) arba šiluminės vibracijos energija (šildymu). Tam tikroje temperatūroje elektronų ir skylių porų generavimas ir rekombinacija egzistuoja tuo pačiu metu ir pasiekia dinaminę pusiausvyrą. Šiuo metu puslaidininkis turi tam tikrą nešiklio tankį ir todėl turi tam tikrą varžą. Kylant temperatūrai, susidaro daugiau elektronų skylių porų, didėja nešiklio tankis ir mažėja savitoji varža. Grynieji puslaidininkiai be grotelių defektų turi didelę varžą ir mažai pritaikyti praktiškai.

Norėdami gauti daugiau informacijos, eikite į 2 dalį

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.