Viete o polovodičových laseroch? (2. časť)

Polovodičové lasery korelácia 2. časť.

Laser je jedným zo základných základných komponentov moderných laserových obrábacích systémov. S rozvojom technológie laserového spracovania sa neustále vyvíja aj laser, existuje veľa nových laserov.

Dopované polovodičové lasery

Polovodiče sú v dnešnom digitálnom svete široko používané, pretože môžu zmeniť svoje elektrické vlastnosti vložením nečistôt do ich kryštálových mriežok, čo je proces známy ako doping.

Nečistoty v polovodičoch majú významný vplyv na rezistivitu. Keď sa do polovodiča pridá stopová nečistota, periodické potenciálne pole v blízkosti atómu nečistoty sa naruší a vytvorí sa ďalší viazaný stav, čo vedie k ďalšej úrovni nečistôt v zakázanom páse. Napríklad, keď sa do kryštálu kvartérneho prvku germánia alebo kremíka pridajú atómy nečistôt, ako je fosfor, arzén a antimón, atóm nečistoty ako molekula mriežky má štyri z piatich valenčných elektrónov, ktoré tvoria kovalentnú väzbu s okolitým prostredím. atóm germánia (alebo kremíka) a ďalší elektrón je naviazaný na atóm nečistoty, čím vzniká energetická hladina podobná vodíku. Hladina nečistôt sa nachádza nad zakázaným pásom a blízko dna vodivého pásma. Elektróny na úrovni nečistôt sú ľahko excitované do vodivého pásma ako nosiče elektrónov. Nečistota, ktorá poskytuje nosič elektrónu, sa nazýva donor a zodpovedajúca hladina energie sa nazýva hladina donoru.

Koncentrácia nečistôt a polarita vnútorných polovodičov má veľký vplyv na vodivé vlastnosti polovodičov. Dopovaný polovodič sa nazýva vonkajší polovodič.

Dopovaný polovodič: Nečistotový polovodič sa získava difúznym procesom primiešaním malého počtu vhodných prímesových prvkov do vlastného polovodiča.

Polovodičové lasery typu P: Kryštál čistého kremíka vzniká zmiešaním trojmocného prvku (ako je bór) namiesto atómov kremíka v kryštálovej mriežke.

Väčšinové nosiče: V polovodičoch typu P je koncentrácia dier väčšia ako koncentrácia voľných elektrónov, známych ako majoritné nosiče alebo skrátene poly nosiče.

Menšinové nosiče: V polovodičoch typu P sú voľné elektróny menšinovými nosičmi alebo skrátene menšinovými nosičmi.

Akceptorový atóm: Prázdne miesto v atóme nečistôt absorbuje elektróny a nazýva sa akceptorový atóm.

Vodivé vlastnosti polovodiča typu P: vedie elektrinu otvormi. Čím viac nečistôt sa pridá, tým vyššia je koncentrácia polygónov (dier) a tým silnejší je vodivý výkon.

Polovodičové lasery typu N: Kryštál čistého kremíka sa vytvorí zmiešaním päťmocného prvku (ako je fosfor) namiesto atómov kremíka v kryštálovej mriežke.

Veľa elektrónov: V polovodičoch typu N sú mnohé elektróny voľné elektróny.

Menšina: V polovodičoch typu N je menšina diera.

Donorový atóm: Atómy nečistôt, ktoré môžu prispievať elektrónmi, sa nazývajú donorové atómy.

Vodivosť polovodičov typu N: Čím viac nečistôt je pridaných, tým vyššia je koncentrácia polygónov (voľných elektrónov) a tým silnejšia je vodivosť.

Doping polovodičových laserov

Podľa kladného alebo záporného náboja dopovaného materiálu možno dotovaný materiál rozdeliť na donory a akceptory. valenčné elektróny (valenčné elektróny) z donorových atómov sú valenčné elektróny kovalentné k dotovaným materiálovým atómom a teda viazané. Elektrón, ktorý nie je kovalentne viazaný k atómu dopovaného materiálu, je slabo viazaný na donorový atóm, známy tiež ako donorový elektrón.

V porovnaní s valenčnými elektrónmi vo vnútorných polovodičoch je energia potrebná pre donorové elektróny na prechod do vodivého pásma nižšia a ľahšie sa pohybuje v mriežke polovodičových materiálov a vytvára prúd. Donorový elektrón síce získa energiu a preskočí do vodivého pásma, ale nezanechá elektrickú dieru ako vo vlastnom polovodiči a donorový atóm je po strate elektrónu iba fixovaný v kryštálovej mriežke polovodičového materiálu. Preto sa polovodič, ktorý získava nadbytočné elektróny na zabezpečenie vodivosti v dôsledku dopingu, nazýva polovodič typu N, kde n znamená záporne nabité elektróny.

Na rozdiel od donoru, keď akceptorový atóm vstúpi do polovodičovej mriežky, pretože počet valenčných elektrónov je menší ako počet polovodičového atómu, prinesie ekvivalentnú vakanciu a túto extra vakanciu možno považovať za elektrickú dieru. Dopovaný polovodič sa nazýva polovodič typu P, kde p znamená kladne nabité diery.

Účinok dopingu ilustruje vnútorný polovodič kremíka. Kremík má štyri valenčné elektróny a dopingové materiály bežne používané v kremíku zahŕňajú trojmocné a päťmocné prvky. Keď sú do kremíkových polovodičov dopované trojmocné prvky len s tromi valenčnými elektrónmi, ako je bór, bór hrá úlohu akceptora a kremíkové polovodiče dopované bórom sú polovodiče typu P. Naopak, ak sú päťmocné prvky, ako je fosfor (fosfor), dopované na kremíkový polovodič, fosfor hrá úlohu donoru a dopovaný fosforový kremíkový polovodič sa stáva polovodičom typu N.

Polovodičový materiál môže byť dopovaný donorom a akceptorom a ako sa rozhodnúť, či je polovodič typu N alebo typu P, závisí od dopovaného polovodiča, akceptor prináša vyššiu koncentráciu dier alebo donor prináša vyššiu koncentráciu elektrónov, teda čo je „väčšinovým nosičom“ polovodiča. Opakom väčšinového nositeľa je nositeľ menšinový. Pre analýzu princípu činnosti polovodičových súčiastok je veľmi dôležité správanie niekoľkých nosičov v polovodičoch.

Viac sa o tom dozviete v 3. časti

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte sa s nami porozprávať. Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme nasledovať náš cieľ poskytovať našim zákazníkom vysokú kvalitu, nízke ceny a najlepšie služby.