Tud a félvezető lézerekről? (2. rész)

Félvezető lézerek korreláció 2. rész.

A lézer a modern lézeres megmunkáló rendszerek egyik alapvető eleme. A lézeres feldolgozási technológia fejlődésével a lézer is folyamatosan fejlődik, sok új lézer van.

Adalékolt félvezető lézerek

A félvezetőket széles körben használják a mai digitális világban, mert megváltoztathatják elektromos tulajdonságaikat azáltal, hogy szennyeződéseket juttatnak a kristályrácsba, ezt a folyamatot doppingnak nevezik.

A félvezetőkben lévő szennyeződések jelentős hatással vannak az ellenállásra. Amikor egy nyomnyi szennyeződést adunk egy félvezetőhöz, a szennyezőatom közelében lévő periodikus potenciálmező megzavarodik, és egy további kötött állapot jön létre, ami további szennyeződési szintet eredményez a sávrésben. Például, ha szennyező atomokat, például foszfort, arzént és antimont adunk egy kvaterner elem germánium- vagy szilíciumkristályhoz, a szennyező atomnak, mint a rács molekulájának, öt vegyértékelektronja közül négy kovalens kötést képez a környezővel. germánium (vagy szilícium) atom, és egy extra elektron kötődik a szennyező atomhoz, hidrogénszerű energiaszintet hozva létre. A szennyeződés szintje a tiltott sáv felett és a vezetési sáv aljának közelében található. A szennyeződés szintjén lévő elektronok könnyen gerjeszthetők a vezetési sávba, mint elektronhordozók. Az elektronhordozót adó szennyeződést donornak, a megfelelő energiaszintet donorszintnek nevezzük.

A belső félvezetők szennyezőanyag-koncentrációja és polaritása nagyban befolyásolja a félvezetők vezetési jellemzőit. Az adalékolt félvezetőt külső félvezetőnek nevezzük.

Adalékolt félvezető: A szennyező félvezetőt diffúziós eljárással állítják elő úgy, hogy kis számú alkalmas szennyező elemet kevernek a belső félvezetőbe.

P-típusú félvezető lézerek: A tiszta szilícium kristály úgy jön létre, hogy a kristályrácsban a szilícium atomok helyett egy háromértékű elemet (például bórt) keverünk össze.

Többségi hordozók: A P-típusú félvezetőkben a lyukak koncentrációja nagyobb, mint a szabad elektronok koncentrációja, amelyeket többségi hordozóknak vagy röviden polihordozóknak neveznek.

Kisebbségi hordozók: A P-típusú félvezetőkben a szabad elektronok kisebbségi hordozók, vagy röviden kisebbségi hordozók.

Akceptor atom: A szennyező atomban lévő üresedés elnyeli az elektronokat, és akceptor atomnak nevezik.

A P típusú félvezető vezetőképességi jellemzői: lyukakon vezeti az elektromosságot. Minél több szennyeződést adunk hozzá, annál nagyobb a sokszögek (lyukak) koncentrációja, és annál erősebb a vezetőképesség.

N típusú félvezető lézerek: Tiszta szilíciumkristály keletkezik egy ötértékű elem (például foszfor) keverésével a kristályrácsban lévő szilíciumatomok helyett.

Sok elektron: Az N típusú félvezetőkben sok elektron szabad elektron.

Kisebbség: Az N típusú félvezetőknél a kisebbség a lyuk.

Donor atom: Azokat a szennyező atomokat, amelyek elektronokkal járulhatnak hozzá, donoratomoknak nevezzük.

Az N típusú félvezetők vezetőképessége: Minél több szennyeződést adunk hozzá, annál nagyobb a sokszögek (szabad elektronok) koncentrációja és annál erősebb a vezetőképesség.

Félvezető lézeres dopping

Az adalékolt anyag pozitív vagy negatív töltése szerint az adalékolt anyagot donorokra és akceptorokra oszthatjuk. A donoratomokból származó vegyértékelektronok (valenciaelektronok) az adalékolt anyag atomjaival kovalens és így lekötött vegyértékelektronok. Az adalékolt anyag atomjához kovalensen nem kötődő elektron gyengén kötődik a donoratomhoz, amelyet donor elektronnak is neveznek.

A belső félvezetők vegyértékelektronjaival összehasonlítva a donor elektronoknak a vezetési sávba való átmenetéhez szükséges energia kisebb, és könnyebben mozognak a félvezető anyagok rácsában és áramot generálnak. Bár a donor elektron energiát nyer és a vezetési sávba ugrik, nem hagy elektromos lyukat, mint a belső félvezetőben, és a donoratom csak az elektron elvesztése után rögzül a félvezető anyag kristályrácsában. Ezért azt a félvezetőt, amely az adalékolás miatt többlet elektronokat szerez a vezetés biztosításához, N-típusú félvezetőnek nevezzük, ahol n a negatív töltésű elektronokat jelöli.

Ellentétben a donorral, amikor az akceptor atom belép a félvezető rácsba, mert a vegyértékelektronok száma kisebb, mint a félvezető atomé, akkor ekvivalens üresedést hoz, és ezt a többletürességet elektromos lyuknak tekinthetjük. Az adalékolt félvezetőt P-típusú félvezetőnek nevezzük, ahol p a pozitív töltésű lyukakat jelenti.

A dopping hatását egy szilícium belső félvezető szemlélteti. A szilíciumnak négy vegyértékű elektronja van, és a szilíciumban általánosan használt adalékanyagok közé tartoznak a három- és kvinquevalens elemek. Ha csak három vegyértékű elektront tartalmazó háromértékű elemeket, például bórt, szilícium-félvezetőkké adalékolnak, a bór akceptor szerepét tölti be, a bórral adalékolt szilícium-félvezetők pedig P-típusú félvezetők. Ezzel szemben, ha az ötértékű elemeket, például a foszfort (foszfort) szilícium-félvezetővel adalékolják, a foszfor donor szerepet tölt be, és az adalékolt foszforos szilícium-félvezető N-típusú félvezetővé válik.

Egy félvezető anyag adalékolható donorral és akceptorral, és az adalékolt félvezetőtől függ, hogy a félvezető N- vagy P-típusú-e, az akceptor hozza a nagyobb koncentrációjú lyukakat, vagy a donor hozza a nagyobb elektronkoncentrációt, vagyis mi a félvezető "többségi hordozója". A többségi hordozó ellentéte a kisebbségi hordozó. A félvezető komponensek működési elvének elemzéséhez nagyon fontos néhány hordozó viselkedése a félvezetőkben.

Tudjon meg többet róla a 3. részből

Elérhetőség:

Ha bármilyen ötlete van, forduljon hozzánk bizalommal. Függetlenül attól, hogy hol tartózkodnak ügyfeleink és milyen követelményeket támasztanak, követjük azt a célunkat, hogy ügyfeleinknek magas minőséget, alacsony árakat és a legjobb szolgáltatást biztosítsuk.