Vet du om halvlederlasere? (Del 3)

Halvlederlaserekorrelasjon del 3.

Halvlederlaser har generelt egenskapene til lett, høy modulasjonseffektivitet, liten størrelse, etc., og er mye brukt i sivile, militære, medisinske og andre felt. Forskningen av høyeffekts halvlederlasere begynte på 1980-tallet og har aldri stoppet. Med den kontinuerlige utviklingen av halvlederteknologi og laserteknologi har høyeffekthalvlederlaseren gjort store fremskritt når det gjelder utgangseffekt, kraftkonvertering og pålitelighet.

Effekten av doping på strukturen

Doping av halvlederens energibånd endres. Avhengig av dopingen er det forskjellige energinivåer mellom båndgapene til iboende halvledere. Donoratomet vil produsere et nytt energinivå nær ledningsbåndet, mens mottakeratomet vil produsere et nytt energinivå nær valensbåndet. Hvis boratomer er dopet til silisium, ioniseres de av boratomer dopet til silisium kan ioniseres fullstendig ved romtemperatur fordi energinivået mellom bor- og silisiumvalensbåndet bare er 0.045 elektronvolt, som er mye mindre enn energigapet til selve silisiumet på 1,12 elektronvolt.

En annen viktig effekt av dopingmidler på båndstrukturen er å endre posisjonen til Fermi-energinivået. Fermi energinivået forblir konstant i termisk likevekt, og denne egenskapen fører til mange andre nyttige elektriske egenskaper. For eksempel kan båndet til et pn-kryss bøye seg fordi Fermi-nivåene til en P-type halvleder og en N-type halvleder er i forskjellige posisjoner, men Fermi-nivåene må forbli i samme høyde for å danne pn-krysset. Som et resultat vil ledningsbåndet eller valensbåndet til halvlederen av P- eller N-typen bli bøyd for å matche båndforskjellen ved krysset.

Effekten ovenfor kan forklares med et bånddiagram. På et bånddiagram representerer den horisontale aksen posisjon, og den vertikale aksen representerer energi. intrinsicFermi-nivå (intrinsicFermi-nivå) til en halvleder uttrykkes vanligvis i Ei. Båndkart er et veldig nyttig verktøy for å tolke oppførselen til halvlederkomponenter.

Forholdet mellom halvledere og integrerte kretser

Halvledere er materialer hvis elektriske egenskaper ligger mellom egenskapene til ledere og isolatorer. Vi vet at en krets har en funksjon hovedsakelig på grunn av de ulike variasjonene av strøm i den, og at strømmen dannes hovedsakelig på grunn av flyten (bevegelse/migrering) av elektroner mellom metallkretsen og de elektroniske komponentene. Så hvor lett elektroner beveger seg gjennom et materiale bestemmer ledningsevnen. I vanlige metallmaterialer ved romtemperatur er elektroner lett å få energi til å flytte, så deres ledende egenskap er god; På grunn av egenskapene til selve materialet er det vanskelig for elektronene å få den energien som kreves for å lede elektrisitet. Få elektroner kan migrere inne i isolatoren, så den er nesten ikke-ledende. Halvledende materialer, derimot, er et sted i mellom, og kan endres ved å tilsette urenheter, kunstig kontrollere hvor lett det leder elektrisitet eller ikke, og hvor lett det leder elektrisitet. Dette kalles den dopbare egenskapen til halvledere.

Som tidligere sagt, er grunnlaget for den integrerte kretsen transistoren, oppfinnelsen av transistoren er mulig å lage den integrerte kretsen, og grunnlaget for transistoren er halvlederen, så halvlederen er også grunnlaget for den integrerte kretsen. Halvledere er for integrerte kretser som land er for byer. Det er klart at fjell og åser ikke egner seg til å bygge byer, og steder med sandjord og kalkstein egner seg ikke for å bygge byer. "Byggingen" av en by krever et godt sted, og "integreringen" av en krets krever det riktige grunnleggende materialet -- halvledere. Vanlige halvledermaterialer er silisium, germanium, galliumarsenid (forbindelser), blant annet den mye brukte, kommersielle suksessen til push "silisium".

Så hvorfor er halvledere, og spesielt silisium, bra for å lage integrerte kretser? Det er flere grunner. Silisium er et rikelig grunnstoff i jordskorpen, nest etter oksygen. Det er mye silikater eller silika i naturen i stein og grus, som er kostnadene for råvarer. Den dopbare naturen til silisium er lett å kontrollere, noe som gjør det enkelt å lage transistorer som passer kravene, av kretsprinsippmessige årsaker. Silisiumdioksidet som dannes ved oksidasjon av silisium er stabilt og kan brukes som en utmerket isolerende film som trengs i halvlederenheter, som er årsaken til enhetens struktur. Nøkkelpunktet er den plane prosessen med integrerte kretser, silisium er lettere å implementere oksidasjon, litografi, diffusjon og andre prosesser, lettere å integrere, og ytelsen er lettere å kontrollere. Derfor er følgende hovedsakelig introdusert basert på kunnskap om silisium integrerte kretser, silisium transistor og integrert krets prosessforståelse, vil det være lettere å forstå dette problemet.

I tillegg til holdbarhet har halvledere også termisk følsomhet, lysfølsomhet, negativ resistivitetstemperatur, resirkulerbarhet og andre egenskaper, så i tillegg til å produsere storskala integrerte kretser, kan halvledermaterialer også brukes til kraftenheter, optoelektroniske enheter, trykksensorer, termoelektriske kjøling og andre formål; Ved å bruke mikromaskinteknologien til mikroelektronikk, kan den også gjøres til MEMS (mikromekanisk elektronisk system), som kan brukes innen elektroniske og medisinske felt.

Produksjon av halvledermaterialer

For å møte behovene til masseproduksjon, må de elektriske egenskapene til halvlederen være forutsigbare og stabile, så både renheten til dopingen og kvaliteten på halvledergitterstrukturen må være strengt nødvendig. Vanlige kvalitetsproblemer inkluderer dislokasjon i gitteret, tvillinger eller stablingsfeil, som påvirker egenskapene til halvledermaterialer. For en halvlederkomponent er defektene i materialgitteret vanligvis hovedfaktoren som påvirker ytelsen til komponenten.

Den vanligste metoden som brukes til å dyrke høyrente enkrystallhalvledermaterialer kalles Czochralski-prosessen. I denne prosessen slippes frøet til en enkelt krystall ned i en oppløst væske av samme materiale og trekkes sakte oppover i en roterende bevegelse. Når frøet trekkes opp, størkner det oppløste stoffet langs grenseflaten mellom det faste stoffet og væsken, og rotasjon utjevner temperaturen til det oppløste stoffet.

Halvlederapplikasjon

1. Den første praktiske halvlederen var en transistor/diode. Brukes som signalforsterker/likeretter i radio- og fjernsynshalvledere.

2. Utvikle solenergi, som også brukes i solceller.

3. Halvledere kan brukes til å måle temperatur, temperaturområde kan nå produksjon, liv, medisinsk helse, vitenskapelig forskning og undervisningsapplikasjoner på 70 prosent av feltet, med høy nøyaktighet og stabilitet, oppløsning opptil {{ 4}}.1 grad , selv opp til 0.01 grad er ikke umulig, linearitet 0.2 prosent , temperaturområde -100~ pluss 300 grader , Det er et kostnadseffektivt temperaturmåleelement.

4. Utviklingen av halvlederkjøleskap, også kjent som termoelektriske kjøleskap eller termoelektriske kjøleskap, bruker Partier-effekten.

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.