Vet du om halvlederlasere? (Del 2)

Halvlederlasere korrelasjon del 2.

Laser er en av de essensielle kjernekomponentene i moderne laserbearbeidingssystemer. Med utviklingen av laserbehandlingsteknologi er laser også i stadig utvikling, det er mange nye lasere.

Dopete halvlederlasere

Halvledere er mye brukt i dagens digitale verden fordi de kan endre deres elektriske egenskaper ved å sette inn urenheter i krystallgitteret deres, en prosess kjent som doping.

Urenheter i halvledere har en betydelig effekt på resistiviteten. Når en sporforurensning legges til en halvleder, forstyrres det periodiske potensielle feltet nær urenhetsatomet og en ytterligere bundet tilstand dannes, noe som resulterer i et ytterligere urenhetsnivå i båndgapet. For eksempel, når urenhetsatomer som fosfor, arsen og antimon tilsettes til et kvartært element germanium eller silisiumkrystall, har urenhetsatomet, som et molekyl i gitteret, fire av sine fem valenselektroner som danner en kovalent binding med omgivelsene. germanium (eller silisium) atom, og et ekstra elektron er bundet til urenhetsatomet, og produserer hydrogenlignende energinivå. Urenhetsnivået er plassert over det forbudte båndet og nær bunnen av ledningsbåndet. Elektroner på urenhetsnivå eksiteres lett til ledningsbåndet som elektronbærere. Urenheten som gir elektronbæreren kalles donor, og det tilsvarende energinivået kalles donornivå.

Urenhetskonsentrasjonen og polariteten til iboende halvledere har stor innflytelse på ledningsegenskapene til halvledere. Den dopede halvlederen kalles en ekstrinsisk halvleder.

Dopet halvleder: Urenhetshalvlederen oppnås ved diffusjonsprosessen ved å blande et lite antall egnede urenhetselementer inn i den indre halvlederen.

P-type halvlederlasere: En ren silisiumkrystall dannes ved å blande et trivalent element (som bor) i stedet for silisiumatomene i krystallgitteret.

Majoritetsbærere: I halvledere av P-type er konsentrasjonen av hull større enn konsentrasjonen av frie elektroner, kjent som majoritetsbærere, eller polybærere for korte.

Minoritetsbærere: I halvledere av P-type er frie elektroner minoritetsbærere, eller kort sagt minoritetsbærere.

Akseptoratom: En ledig plass i et urenhetsatom absorberer elektroner og kalles et akseptoratom.

De ledende egenskapene til en halvleder av P-type: den leder elektrisitet ved hjelp av hull. Jo flere urenheter som tilsettes, desto høyere er konsentrasjonen av polygoner (hull) og jo sterkere ledende ytelse.

N-type halvlederlasere: En ren silisiumkrystall dannes ved å blande et femverdig element (som fosfor) i stedet for silisiumatomene i krystallgitteret.

Mange elektroner: I N-type halvledere er mange elektroner frie elektroner.

Minoritet: I N-type halvledere er minoriteten hullet.

Donoratom: Urenhetsatomer som kan bidra med elektroner kalles donoratomer.

Konduktiviteten til halvledere av N-type: Jo flere urenheter som tilsettes, jo høyere er konsentrasjonen av polygoner (frie elektroner) og jo sterkere ledningsevne.

Halvlederlasere doping

I henhold til den positive eller negative ladningen til det dopede materialet, kan det dopede materialet deles inn i donorer og akseptorer. valenselektroner (valenselektroner) fra donoratomene er valenselektroner kovalente til de dopede materialatomene og dermed bundet opp. Et elektron som ikke er kovalent bundet til et atom av det dopede materialet er svakt bundet til donoratomet, også kjent som donorelektronet.

Sammenlignet med valenselektroner i iboende halvledere, er energien som kreves av donorelektronene for å gå over til ledningsbåndet lavere, og det er lettere å bevege seg i gitteret til halvledermaterialer og generere strøm. Selv om donorelektronet får energi og hopper til ledningsbåndet, etterlater det ikke et elektrisk hull som i den iboende halvlederen, og donoratomet er kun fiksert i krystallgitteret til halvledermaterialet etter å ha mistet elektronet. Derfor kalles halvlederen som får overskudd av elektroner for å gi ledning på grunn av doping en N-type halvleder, der n står for negativt ladede elektroner.

I motsetning til giveren, når akseptoratomet kommer inn i halvledergitteret, fordi antallet valenselektroner er mindre enn halvlederatomet, vil det gi en tilsvarende ledighet, og denne ekstra ledigheten kan betraktes som et elektrisk hull. Den dopede halvlederen kalles en P-type halvleder, der p står for positivt ladede hull.

Effekten av doping er illustrert av en iboende halvleder av silisium. Silisium har fire valenselektroner, og dopingmaterialer som vanligvis brukes i silisium inkluderer treverdige og kvevalente elementer. Når trivalente elementer med bare tre valenselektroner, for eksempel bor, dopes inn i silisiumhalvledere, spiller bor rollen som aksepter, og silisiumhalvledere dopet med bor er P-type halvledere. Omvendt, hvis de femverdige elementene som fosfor (fosfor) er dopet til silisiumhalvleder, spiller fosfor rollen som donor, og den dopede fosforsilisiumhalvlederen blir en halvleder av N-type.

Et halvledermateriale kan være dopet med donor og akseptor, og hvordan man bestemmer om halvlederen er N-type eller P-type avhenger av den dopede halvlederen, akseptoren bringer den høyere konsentrasjonen av hull eller donoren bringer den høyere konsentrasjonen av elektroner, det vil si hva som er "majoritetsbæreren" til halvlederen. Det motsatte av majoritetstransportøren er minoritetstransportøren. For analysen av driftsprinsippet til halvlederkomponenter er oppførselen til noen få bærere i halvledere svært viktig.

Lær mer om det fra del 3

Kontaktinformasjon:

Hvis du har noen ideer, snakk gjerne med oss. Uansett hvor kundene våre er og hvilke krav vi har, vil vi følge vårt mål om å gi våre kunder høy kvalitet, lave priser og den beste servicen.