Czy znasz się na laserach półprzewodnikowych? (Część 3)

Lasery półprzewodnikowekorelacja Część 3.

Laser półprzewodnikowy ogólnie charakteryzuje się lekkością, wysoką wydajnością modulacji, niewielkimi rozmiarami itp. I jest szeroko stosowany w dziedzinach cywilnych, wojskowych, medycznych i innych. Badania nad laserami półprzewodnikowymi dużej mocy rozpoczęły się w latach 80. i nigdy się nie skończyły. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii półprzewodnikowej i technologii laserowej laser półprzewodnikowy dużej mocy poczynił ogromne postępy w aspektach mocy wyjściowej, konwersji mocy i niezawodności.

Wpływ domieszkowania na strukturę

Domieszkowanie zmian pasma energetycznego półprzewodnika. W zależności od domieszkowania istnieją różne poziomy energii między pasmami wzbronionymi półprzewodników samoistnych. Atom dawcy wytworzy nowy poziom energii w pobliżu pasma przewodnictwa, podczas gdy atom biorcy wytworzy nowy poziom energii w pobliżu pasma walencyjnego. Jeśli atomy boru są domieszkowane do krzemu, jonizują atomy boru domieszkowane do krzemu mogą być całkowicie zjonizowane w temperaturze pokojowej, ponieważ poziom energii między pasmem walencyjnym boru i krzemu wynosi tylko 0,045 elektronowoltów, czyli znacznie mniej niż przerwa energetyczna samego krzemu wynosząca 1,12 elektronowoltu.

Innym ważnym wpływem domieszek na strukturę pasma jest zmiana położenia poziomu energetycznego Fermiego. Poziom energii Fermiego pozostaje stały w równowadze termicznej, a ta właściwość prowadzi do wielu innych użytecznych właściwości elektrycznych. Na przykład pasmo złącza pn może się wygiąć, ponieważ poziomy Fermiego półprzewodnika typu P i półprzewodnika typu N znajdują się w różnych pozycjach, ale poziomy Fermiego muszą pozostać na tej samej wysokości, aby utworzyć złącze pn. W rezultacie pasmo przewodnictwa lub pasmo walencyjne półprzewodnika typu P lub N zostanie wygięte, aby dopasować się do różnicy pasm na złączu.

Powyższy efekt można wyjaśnić diagramem pasmowym. Na wykresie pasmowym oś pozioma reprezentuje pozycję, a oś pionowa energię. wewnętrzny poziom Fermiego (wewnętrzny poziom Fermiego) półprzewodnika jest zwykle wyrażany w Ei. Mapy pasm są bardzo przydatnym narzędziem w interpretacji zachowania elementów półprzewodnikowych.

Związek między półprzewodnikami a układami scalonymi

Półprzewodniki to materiały, których właściwości elektryczne są pośrednie między właściwościami przewodników i izolatorów. Wiemy, że obwód pełni funkcję głównie z powodu różnych zmian prądu w nim, a prąd powstaje głównie z powodu przepływu (ruchu/migracji) elektronów między obwodem metalowym a elementami elektronicznymi. Zatem to, jak łatwo elektrony poruszają się w materiale, decyduje o jego przewodności. W zwykłych materiałach metalowych w temperaturze pokojowej elektrony łatwo uzyskać energię do poruszania się, więc ich właściwości przewodzące są dobre; Ze względu na właściwości samego materiału elektronom trudno jest uzyskać energię potrzebną do przewodzenia prądu. Niewiele elektronów może migrować wewnątrz izolatora, więc jest on prawie nieprzewodzący. Materiały półprzewodnikowe, z drugiej strony, są gdzieś pośrodku i można je zmieniać, dodając zanieczyszczenia, sztucznie kontrolując, jak łatwo przewodzą elektryczność, a jak łatwo przewodzą elektryczność. Nazywa się to domieszkowalną właściwością półprzewodników.

Jak już wspomniano, podstawą układu scalonego jest tranzystor, wynalezienie tranzystora umożliwia stworzenie układu scalonego, a podstawą tranzystora jest półprzewodnik, więc półprzewodnik jest również podstawą układu scalonego. Półprzewodniki są dla układów scalonych tym, czym ziemia dla miast. Oczywiście góry i pagórki nie nadają się do budowania miast, a miejsca z piaszczystą glebą i wapieniem nie nadają się do budowania miast. „Budowa” miasta wymaga dobrego miejsca, a „zintegrowanie” obwodu wymaga odpowiedniego materiału podstawowego -- półprzewodników. Powszechnymi materiałami półprzewodnikowymi są krzem, german, arsenek galu (związki), wśród których szeroko stosowany, komercyjny sukces wypycha „krzem”.

Dlaczego więc półprzewodniki, a zwłaszcza krzem, są dobre do tworzenia układów scalonych? Jest kilka powodów. Krzem jest pierwiastkiem powszechnie występującym w skorupie ziemskiej, ustępującym jedynie tlenowi. W naturze występuje dużo krzemianów lub krzemionki w skałach i żwirze, co jest kosztem surowców. Domieszkowana natura krzemu jest łatwa do kontrolowania, co ułatwia tworzenie tranzystorów spełniających wymagania ze względu na zasadę obwodu. Dwutlenek krzemu powstały w wyniku utleniania krzemu jest stabilny i może być stosowany jako doskonała folia izolacyjna potrzebna w urządzeniach półprzewodnikowych, co jest powodem budowy urządzenia. Kluczową kwestią jest płaski proces układów scalonych, krzem jest łatwiejszy do wdrożenia w procesie utleniania, litografii, dyfuzji i innych procesów, łatwiejszy do integracji, a jego wydajność jest łatwiejsza do kontrolowania. Dlatego poniższe informacje są wprowadzane głównie w oparciu o wiedzę na temat krzemowych układów scalonych, tranzystorów krzemowych i zrozumienia procesu układów scalonych, łatwiej będzie zrozumieć ten problem.

Oprócz trwałości półprzewodnik ma również wrażliwość termiczną, światłoczułość, ujemną temperaturę rezystywności, możliwość recyklingu i inne cechy, więc oprócz produkcji wielkoskalowych układów scalonych materiały półprzewodnikowe mogą być również wykorzystywane do urządzeń zasilających, urządzeń optoelektronicznych, czujniki ciśnienia, chłodzenie termoelektryczne i inne cele; Wykorzystując technologię mikroobróbki mikroelektroniki, można go również przekształcić w MEMS (mikromechaniczny system elektroniczny), który może być stosowany w dziedzinie elektroniki i medycyny.

Produkcja materiałów półprzewodnikowych

Aby sprostać potrzebom produkcji masowej, właściwości elektryczne półprzewodnika muszą być przewidywalne i stabilne, dlatego należy bezwzględnie wymagać zarówno czystości domieszkowania, jak i jakości struktury sieciowej półprzewodnika. Typowe problemy z jakością obejmują przemieszczenie w siatce, bliźniaki lub błędy układania w stosy, które wpływają na właściwości materiałów półprzewodnikowych. W przypadku elementu półprzewodnikowego defekty sieci materiałowej są zwykle głównym czynnikiem wpływającym na działanie elementu.

Najpowszechniejszą metodą stosowaną do hodowli monokrystalicznych materiałów półprzewodnikowych o wysokiej czystości jest proces Czochralskiego. W tym procesie ziarno pojedynczego kryształu wrzuca się do rozpuszczonej cieczy z tego samego materiału i powoli ciągnie w górę ruchem obrotowym. Gdy nasienie jest wyciągane, substancja rozpuszczona krzepnie wzdłuż granicy faz między ciałem stałym a cieczą, a obrót wyrównuje temperaturę substancji rozpuszczonej.

Zastosowanie półprzewodnikowe

1. Pierwszym praktycznym półprzewodnikiem był tranzystor/dioda. Stosowany jako wzmacniacz/prostownik sygnału w półprzewodnikach radiowych i telewizyjnych.

2. Rozwijaj energię słoneczną, która jest również wykorzystywana w ogniwach słonecznych.

3. Półprzewodniki mogą być używane do pomiaru temperatury, zakres temperatur może sięgać zastosowań produkcyjnych, życiowych, medycznych, badań naukowych i dydaktycznych 70 procent pola, z dużą dokładnością i stabilnością, rozdzielczością do {{ 4}}.1 stopnia, nawet do 0.01 stopnia nie są niemożliwe, liniowość 0,2 procent, zakres temperatur -100~ plus 300 stopni, jest to opłacalny element pomiaru temperatury.

4. Rozwój lodówek półprzewodnikowych, znanych również jako lodówki termoelektryczne lub lodówki termoelektryczne, wykorzystuje efekt Partiera.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakieś pomysły, możesz z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.