Czy znasz się na laserach półprzewodnikowych? (Część 1)

1. Lasery półprzewodnikowedefinicja

Zwykle nazywamy materiały, które mają słabą przewodność elektryczną, takie jak węgiel, sztuczne kryształy, bursztyn i ceramikaizolatory.

Metale dobrze przewodzące prąd elektryczny, takie jak złoto, srebro, miedź, żelazo, cyna i aluminium, to tzwprzewodniki.

W temperaturze pokojowej nazywane są właściwości przewodzące materiałów między przewodnikami a izolatoramipółprzewodniki.

W porównaniu z przewodnikami i izolatorami odkrycie materiałów półprzewodnikowych nastąpiło stosunkowo późno i dopiero w latach trzydziestych XX wieku społeczność akademicka naprawdę uznała istnienie półprzewodników, kiedy udoskonalono techniki oczyszczania materiałów.

2. Historia rozwoju

W 1833 roku brytyjski naukowiec Faraday, ojciec elektroniki, po raz pierwszy odkrył, że odporność siarczku srebra na zmianę temperatury różni się od odporności zwykłych metali. W normalnych warunkach odporność metali wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, ale Baradei odkrył, że odporność materiałów siarczku srebra maleje wraz ze wzrostem temperatury. Jest to pierwsze odkrycie zjawiska półprzewodnikowego.

W 1839 roku Becquerel z Francji odkrył, że połączenie między półprzewodnikiem a elektrolitem wytwarza napięcie pod wpływem światła. Stało się to znane jako efekt fotowoltaiczny. Była to druga odkryta cecha półprzewodników.

W 1873 roku Smith z Anglii odkrył efekt fotoprzewodnictwa polegający na zwiększeniu przewodnictwa kryształów selenu pod wpływem światła, co jest kolejną cechą półprzewodników. Chociaż te cztery efekty półprzewodników (pozostałości efektu Halla -- odkrycie czterech powiązanych efektów) zostały odkryte przed 1880 r., termin półprzewodnik został po raz pierwszy użyty przez Coneyberga i Weissa prawdopodobnie w 1911 r. Dopiero w grudniu 1947 r. że firma Bell LABS ukończyła charakterystykę czterech właściwości półprzewodników.

W 1874 roku Braun w Niemczech zauważył, że przewodnictwo niektórych siarczków jest związane z kierunkiem przyłożonego pola elektrycznego, to znaczy, że jego przewodnictwo jest kierunkowe, a gdy napięcie przewodzenia jest przyłożone do obu końców, przewodzi; Jeśli biegunowość napięcia zostanie odwrócona, nie przewodzi prądu. Jest to integralny efekt półprzewodnika i trzecia cecha półprzewodnika. W tym samym roku Schuster odkrył również efekt prostownika miedzi i tlenku miedzi.

Wiele osób zastanawia się, dlaczego rozpoznanie półprzewodników zajęło tak dużo czasu. Głównym powodem było to, że materiały nie były czyste. Bez dobrych materiałów trudno jest wyjaśnić wiele problemów związanych z materiałami.

3. Klasyfikacja laserów półprzewodnikowych

Skład chemiczny można podzielić na element półprzewodnikowy i związek półprzewodnikowy w dwóch kategoriach.

German i krzem są powszechnie stosowane jako półprzewodniki pierwiastkowe; Półprzewodniki złożone obejmują związki grupy Ⅲ i Ⅴ (arsenek galu, fosforek galu itp.), Związki grupy Ⅱ i Ⅵ (siarczek kadmu, siarczek cynku itp.), Tlenki (manganu, chromu, żelaza, tlenki miedzi) oraz roztwory stałe składa się ze związków grupy ⅲ-ⅴ i związków grupy ⅱ-ⅵ (arsen galowo-glinowy, galowo-arsenowo-fosforowy itp.).

Zgodnie z technologią ich wytwarzania, półprzewodniki można podzielić na układy scalone, urządzenia dyskretne, półprzewodniki fotoelektryczne, logistykę, analogi, pamięć i inne kategorie. Ogólnie rzecz biorąc, zostaną one podzielone na małe kategorie.

4. Charakterystyka laserów półprzewodnikowych

Pięć cech półprzewodników: domieszkowanie, czułość termiczna, światłoczułość, ujemna rezystywność, charakterystyka temperaturowa i charakterystyka prostownika.

W półprzewodniku tworzącym strukturę krystaliczną przewodnictwo elektryczne można kontrolować, sztucznie dodając określone pierwiastki domieszkowe. W warunkach promieniowania świetlnego i cieplnego jego przewodnictwo zmienia się oczywiście.

5. Zasada działania laserów półprzewodnikowych

Samoistny półprzewodnik: Półprzewodnik, który nie zawiera zanieczyszczeń ani defektów sieci, nazywany jest półprzewodnikiem samoistnym. W ekstremalnie niskich temperaturach pasmo walencyjne półprzewodnika jest pełne. Po wzbudzeniu termicznym część elektronów z pasma walencyjnego przekroczy pasmo zabronione i wejdzie do pasma pustego o wyższej energii. Pasmo przewodnictwa powstaje po obecności elektronów w paśmie pustym, a brak elektronu w paśmie walencyjnym tworzy dodatnio naładowaną lukę, którą nazywamy dziurą.

Przewodzenie przez dziurę nie jest rzeczywistym ruchem, ale jego odpowiednikiem. Kiedy elektron przewodzi prąd, dziury o jednakowym ładunku poruszają się w przeciwnym kierunku. Generują ruch kierunkowy pod działaniem zewnętrznego pola elektrycznego i tworzą makroskopowy prąd, który nazywa się odpowiednio przewodnictwem elektronowym i przewodnictwem dziurowym.

Ten rodzaj przewodzenia hybrydowego z powodu generowania par elektron-dziura nazywany jest przewodnictwem wewnętrznym. Elektrony w paśmie przewodnictwa wpadną do dziury, a para elektron-dziura zniknie, co nazywa się rekombinacją. Energia uwalniana podczas rekombinacji staje się promieniowaniem elektromagnetycznym (luminescencja) lub energią drgań termicznych (ogrzewanie) sieci. W określonej temperaturze generowanie i rekombinacja par elektron-dziura zachodzą jednocześnie i osiągają równowagę dynamiczną. W tym czasie półprzewodnik ma określoną gęstość nośników, a tym samym pewną rezystywność. Wraz ze wzrostem temperatury generowanych jest więcej par elektron-dziura, gęstość nośników wzrasta, a rezystywność maleje. Czyste półprzewodniki bez defektów sieci mają wysoką rezystywność i niewiele praktycznych zastosowań.

Przejdź do części 2, aby uzyskać więcej informacji

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.