Tud a félvezető lézerekről? (1. rész)

1. Félvezető lézerekmeghatározás

A rossz elektromos vezetőképességű anyagokat, mint a szén, a mesterséges kristályok, a borostyán és a kerámia általában úgy hívjuk.szigetelők.

Az elektromosságot jól vezető fémeket, mint az arany, ezüst, réz, vas, ón és alumínium ún.karmesterek.

Szobahőmérsékleten a vezetők és a szigetelők közötti anyagok vezetőképességét únfélvezetők.

A vezetőkkel és szigetelőkkel összehasonlítva a félvezető anyagok felfedezése viszonylag későn történt, és a félvezetők létezését csak az 1930-as években ismerte fel igazán a tudományos közösség, amikor az anyagok tisztítási technikáit továbbfejlesztették.

2. Fejlődéstörténet

1833-ban Faraday brit tudós, az elektronika atyja találta meg először, hogy az ezüst-szulfid hőmérséklet-változással szembeni ellenállása eltér a közönséges fémekétől. Normál körülmények között a fémek ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő, de Baradei azt találta, hogy az ezüst-szulfid anyagok ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken. Ez a félvezető jelenség első felfedezése.

1839-ben a francia Becquerel felfedezte, hogy a félvezető és az elektrolit közötti csomópont fény hatására feszültséget termel. Ez fotovoltaikus hatás néven vált ismertté. Ez volt a félvezetők második jellemzője, amelyet felfedeztek.

1873-ban az angliai Smith felfedezte a szelénkristály anyagok fény alatti vezetőképességének növelésének fotovezetési hatását, amely a félvezetők másik jellemzője. Bár a félvezetők e négy hatását (a Hall-effektus maradványait -- négy kapcsolódó hatás felfedezése) 1880 előtt fedezték fel, a félvezető kifejezést Coneyberg és Weiss használták először valószínűleg 1911-ben. Csak 1947 decemberében. hogy Bell LABS befejezte a félvezetők négy tulajdonságának jellemzését.

1874-ben a németországi Braun megfigyelte, hogy egyes szulfidok vezetőképessége összefügg az alkalmazott elektromos tér irányával, azaz vezetése irányított, és ha mindkét végére előremenő feszültséget kapcsolunk, akkor vezetőképes; Ha a feszültség polaritását felcseréljük, az nem vezet áramot. Ez a félvezető integrált hatása és a félvezető harmadik jellemzője. Ugyanebben az évben Schuster felfedezte a réz és a réz-oxid egyenirányító hatását is.

Sokan csodálkoznak azon, hogy miért tartott ilyen sokáig a félvezetők felismerése. Ennek fő oka az volt, hogy az anyagok nem voltak tiszták. Jó anyagok nélkül sok anyaggal kapcsolatos problémát nehéz megmagyarázni.

3. A félvezető lézerek osztályozása

A kémiai összetétel két kategóriába sorolható: elem-félvezető és összetett félvezető.

A germániumot és a szilíciumot általában elemi félvezetőként használják; Az összetett félvezetők közé tartoznak a Ⅲ és Ⅴ csoportba tartozó vegyületek (gallium-arzenid, gallium-foszfid stb.), a Ⅱ és a Ⅵ csoportba tartozó vegyületek (kadmium-szulfid, cink-szulfid stb.), oxidok (mangán, króm, vas, réz-oxidok) és szilárd oldatok csoport ⅲ-ⅴ és ⅱ-ⅵ csoport vegyületeiből (gallium-alumínium-arzén, gallium-arzén-foszfor stb.) áll.

Gyártási technológiájuk szerint a félvezetőket integrált áramköri eszközökre, diszkrét eszközökre, fotoelektromos félvezetőkre, logisztikai, analóg, memória és egyéb kategóriákba sorolhatjuk. Általánosságban elmondható, hogy ezeket kis kategóriákra osztják.

4. Félvezető lézerek jellemzői

A félvezetők öt jellemzője: adalékolás, hőérzékenység, fényérzékenység, negatív ellenállás hőmérsékleti jellemzői és egyenirányító jellemzői.

A kristályszerkezetet alkotó félvezetőben az elektromos vezetőképesség specifikus szennyező elemek mesterséges hozzáadásával szabályozható. Fény- és hősugárzás hatására vezetőképessége nyilvánvalóan megváltozik.

5. A félvezető lézerek működési elve

Belső félvezető: Az olyan félvezetőt, amely nem tartalmaz szennyeződéseket és rácshibákat, belső félvezetőnek nevezzük. Rendkívül alacsony hőmérsékleten a félvezető vegyértéksávja teljes sáv. A termikus gerjesztést követően a vegyértéksávban lévő elektronok egy része átlépi a tiltott sávot, és nagyobb energiával lép be az üres sávba. A vezetési sáv az üres sávban lévő elektronok jelenléte után alakul ki, az elektron hiánya pedig a vegyértéksávban pozitív töltésű üresedést képez, amelyet lyuknak nevezünk.

A lyukvezetés nem tényleges mozgás, hanem egyenértékű. Amikor egy elektron elektromos áramot vezet, az azonos töltésű lyukak az ellenkező irányba mozognak. Külső elektromos tér hatására irányított mozgást generálnak, és makroszkopikus áramot képeznek, amelyeket elektronvezetésnek, illetve lyukvezetésnek neveznek.

Az elektron-lyuk párok létrejöttéből adódó ilyen típusú hibrid vezetést belső vezetésnek nevezik. A vezetési sávban lévő elektronok a lyukba esnek, és az elektron-lyuk pár eltűnik, amit rekombinációnak neveznek. A rekombináció során felszabaduló energia a rács elektromágneses sugárzásává (lumineszcencia) vagy termikus rezgési energiájává (fűtése) válik. Egy bizonyos hőmérsékleten az elektron-lyuk párok keletkezése és rekombinációja egyszerre létezik, és eléri a dinamikus egyensúlyt. Ekkor a félvezetőnek bizonyos hordozósűrűsége van, és így bizonyos ellenállása is van. A hőmérséklet emelkedésével több elektron-lyuk pár keletkezik, nő a hordozósűrűség és csökken az ellenállás. A rácshibák nélküli tiszta félvezetők nagy ellenállással és kevés gyakorlati alkalmazással rendelkeznek.

További információért lépjen a 2. részre

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.