Ξέρετε για τα λέιζερ ημιαγωγών; (Μέρος 3)

Λέιζερ ημιαγωγώνσυσχέτιση Μέρος 3.

Το λέιζερ ημιαγωγών έχει γενικά τα χαρακτηριστικά του ελαφρού βάρους, της υψηλής απόδοσης διαμόρφωσης, του μικρού μεγέθους κ.λπ., και χρησιμοποιείται ευρέως σε πολιτικούς, στρατιωτικούς, ιατρικούς και άλλους τομείς. Η έρευνα των λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος ξεκίνησε τη δεκαετία του 1980 και δεν σταμάτησε ποτέ. Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας ημιαγωγών και της τεχνολογίας λέιζερ, το λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο στις πτυχές της ισχύος εξόδου, της μετατροπής ισχύος και της αξιοπιστίας.

Η επίδραση του ντόπινγκ στη δομή

Το ντόπινγκ αλλάζει η ενεργειακή ζώνη του ημιαγωγού. Ανάλογα με το ντόπινγκ, υπάρχουν διαφορετικά επίπεδα ενέργειας μεταξύ των κενών ζώνης των εγγενών ημιαγωγών. Το άτομο δότη θα παράγει ένα νέο επίπεδο ενέργειας κοντά στη ζώνη αγωγιμότητας, ενώ το άτομο δέκτη θα παράγει ένα νέο επίπεδο ενέργειας κοντά στη ζώνη σθένους. Εάν τα άτομα βορίου προστίθενται σε πυρίτιο, ιονίζονται των ατόμων βορίου που έχουν προστεθεί σε πυρίτιο μπορεί να ιονιστούν πλήρως σε θερμοκρασία δωματίου, επειδή το επίπεδο ενέργειας μεταξύ της ζώνης σθένους βορίου και πυριτίου είναι μόνο 0.045 ηλεκτρονιοβολτ, το οποίο είναι πολύ μικρότερο από το ενεργειακό χάσμα του ίδιου του πυριτίου των 1,12 ηλεκτρον βολτ.

Μια άλλη σημαντική επίδραση των προσμείξεων στη δομή της ταινίας είναι η αλλαγή της θέσης του ενεργειακού επιπέδου Fermi. Το επίπεδο ενέργειας Fermi παραμένει σταθερό στη θερμική ισορροπία και αυτή η ιδιότητα οδηγεί σε πολλές άλλες χρήσιμες ηλεκτρικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, η ζώνη μιας σύνδεσης pn μπορεί να λυγίσει επειδή τα επίπεδα Fermi ενός ημιαγωγού τύπου P και ενός ημιαγωγού τύπου N βρίσκονται σε διαφορετικές θέσεις, αλλά τα επίπεδα Fermi πρέπει να παραμείνουν στο ίδιο ύψος για να σχηματίσουν τη διασταύρωση pn. Ως αποτέλεσμα, η ζώνη αγωγιμότητας ή η ζώνη σθένους του ημιαγωγού τύπου Ρ ή τύπου Ν θα λυγίσει για να ταιριάζει με τη διαφορά ζώνης στη διασταύρωση.

Το παραπάνω αποτέλεσμα μπορεί να εξηγηθεί με ένα ζωνόγραμμα. Σε ένα διάγραμμα ζώνης, ο οριζόντιος άξονας αντιπροσωπεύει τη θέση και ο κατακόρυφος άξονας αντιπροσωπεύει την ενέργεια. Το ενδογενές επίπεδο Fermi (εσωτερικό επίπεδο Fermi) ενός ημιαγωγού συνήθως εκφράζεται σε Ei. Οι χάρτες ζωνών είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την ερμηνεία της συμπεριφοράς των εξαρτημάτων ημιαγωγών.

Η σχέση μεταξύ ημιαγωγών και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Οι ημιαγωγοί είναι υλικά των οποίων οι ηλεκτρικές ιδιότητες είναι ενδιάμεσες μεταξύ αυτών των αγωγών και των μονωτών. Γνωρίζουμε ότι ένα κύκλωμα έχει μια λειτουργία κυρίως λόγω των διαφόρων διακυμάνσεων του ρεύματος μέσα σε αυτό και ότι το ρεύμα σχηματίζεται κυρίως λόγω της ροής (κίνηση/μετανάστευση) ηλεκτρονίων μεταξύ του μεταλλικού κυκλώματος και των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Το πόσο εύκολα κινούνται τα ηλεκτρόνια μέσα από ένα υλικό καθορίζει την αγωγιμότητά του. Στα κοινά μεταλλικά υλικά σε θερμοκρασία δωματίου, τα ηλεκτρόνια αποκτούν εύκολα ενέργεια για να κινηθούν, επομένως η αγώγιμη ιδιότητά τους είναι καλή. Λόγω των χαρακτηριστικών του ίδιου του υλικού, είναι δύσκολο για τα ηλεκτρόνια να αποκτήσουν την ενέργεια που απαιτείται για την αγωγή του ηλεκτρισμού. Λίγα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταναστεύσουν στο εσωτερικό του μονωτή, επομένως είναι σχεδόν μη αγώγιμο. Τα ημιαγώγιμα υλικά, από την άλλη πλευρά, βρίσκονται κάπου στο ενδιάμεσο και μπορούν να αλλοιωθούν προσθέτοντας ακαθαρσίες, ελέγχοντας τεχνητά πόσο εύκολα άγει τον ηλεκτρισμό ή όχι και πόσο εύκολα άγει τον ηλεκτρισμό. Αυτό λέγεται η ιδιότητα του ημιαγωγού να κολλάει.

Όπως ειπώθηκε προηγουμένως, η βάση του ολοκληρωμένου κυκλώματος είναι το τρανζίστορ, η εφεύρεση του τρανζίστορ είναι δυνατή για τη δημιουργία του ολοκληρωμένου κυκλώματος και η βάση του τρανζίστορ είναι ο ημιαγωγός, επομένως ο ημιαγωγός είναι επίσης η βάση του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Οι ημιαγωγοί είναι σε ολοκληρωμένα κυκλώματα που η γη είναι στις πόλεις. Προφανώς, τα βουνά και οι λόφοι δεν είναι κατάλληλα για την οικοδόμηση πόλεων και τα μέρη με αμμώδες έδαφος και ασβεστόλιθο δεν είναι κατάλληλα για την οικοδόμηση πόλεων. Το "οικοδόμημα" μιας πόλης απαιτεί μια καλή τοποθεσία και η "ολοκλήρωση" ενός κυκλώματος απαιτεί το σωστό βασικό υλικό -- ημιαγωγών. Συνηθισμένα υλικά ημιαγωγών είναι το πυρίτιο, το γερμάνιο, το αρσενίδιο του γαλλίου (ενώσεις), μεταξύ των οποίων η ευρέως χρησιμοποιούμενη, εμπορική επιτυχία του push «πυριτίου».

Γιατί λοιπόν οι ημιαγωγοί, και ειδικότερα το πυρίτιο, είναι καλοί για την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων; Υπάρχουν διάφοροι λόγοι. Το πυρίτιο είναι ένα άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης, δεύτερο μόνο μετά το οξυγόνο. Υπάρχουν πολλά πυριτικά άλατα ή πυρίτιο στη φύση σε πετρώματα και χαλίκια, που είναι το κόστος των πρώτων υλών. Η προσμίξιμη φύση του πυριτίου είναι εύκολο να ελεγχθεί, καθιστώντας εύκολη την κατασκευή τρανζίστορ που ταιριάζουν στις απαιτήσεις, για λόγους αρχής του κυκλώματος. Το διοξείδιο του πυριτίου που σχηματίζεται από την οξείδωση του πυριτίου είναι σταθερό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εξαιρετικό μονωτικό φιλμ που απαιτείται σε συσκευές ημιαγωγών, κάτι που είναι ο λόγος για τη δομή της συσκευής. Το βασικό σημείο είναι η επίπεδη διαδικασία των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, το πυρίτιο είναι πιο εύκολο να εφαρμοστεί οξείδωση, λιθογραφία, διάχυση και άλλες διαδικασίες, πιο εύκολο να ενσωματωθεί και η απόδοσή του είναι πιο εύκολο να ελεγχθεί. Ως εκ τούτου, τα ακόλουθα εισάγονται κυρίως με βάση τη γνώση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων πυριτίου, την κατανόηση του τρανζίστορ πυριτίου και την κατανόηση της διαδικασίας ολοκληρωμένου κυκλώματος, θα είναι ευκολότερο να κατανοήσουμε αυτό το πρόβλημα.

Εκτός από την ανθεκτικότητα, ο ημιαγωγός έχει επίσης θερμική ευαισθησία, φωτοευαισθησία, θερμοκρασία αρνητικής ειδικής αντίστασης, ανακυκλωσιμότητα και άλλα χαρακτηριστικά. Θερμοηλεκτρική ψύξη και άλλους σκοπούς· Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία μικρομηχανικής της μικροηλεκτρονικής, μπορεί επίσης να γίνει MEMS (μικρομηχανικό ηλεκτρονικό σύστημα), το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρονικά και ιατρικά πεδία.

Η κατασκευή ημιαγωγών υλικών

Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες της μαζικής παραγωγής, οι ηλεκτρικές ιδιότητες του ημιαγωγού πρέπει να είναι προβλέψιμες και σταθερές, επομένως πρέπει να απαιτείται αυστηρά τόσο η καθαρότητα του ντόπινγκ όσο και η ποιότητα της δομής του πλέγματος ημιαγωγών. Τα κοινά προβλήματα ποιότητας περιλαμβάνουν εξάρθρωση στο πλέγμα, δίδυμα ή σφάλματα στοίβαξης, που επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά των υλικών ημιαγωγών. Για ένα εξάρτημα ημιαγωγού, τα ελαττώματα του πλέγματος υλικού είναι συνήθως ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση του εξαρτήματος.

Η πιο κοινή μέθοδος που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη ημιαγωγών μονοκρυσταλλικών υλικών υψηλής καθαρότητας ονομάζεται διαδικασία Czochralski. Σε αυτή τη διαδικασία, ο σπόρος ενός μόνο κρυστάλλου πέφτει σε ένα διαλυμένο υγρό του ίδιου υλικού και τραβιέται αργά προς τα πάνω με μια περιστροφική κίνηση. Καθώς ο σπόρος τραβιέται προς τα πάνω, η διαλυμένη ουσία στερεοποιείται κατά μήκος της διαχωριστικής επιφάνειας μεταξύ του στερεού και του υγρού και η περιστροφή εξισώνει τη θερμοκρασία της διαλυμένης ουσίας.

Εφαρμογή ημιαγωγών

1. Ο πρώτος πρακτικός ημιαγωγός ήταν ένα τρανζίστορ/δίοδος. Χρησιμοποιείται ως ενισχυτής/ανορθωτής σήματος σε ημιαγωγούς ραδιοφώνου και τηλεόρασης.

2. Αναπτύξτε την ηλιακή ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται επίσης σε ηλιακές κυψέλες.

3. Οι ημιαγωγοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, το εύρος θερμοκρασίας μπορεί να φτάσει σε εφαρμογές παραγωγής, ζωής, ιατρικής υγείας, επιστημονικής έρευνας και διδασκαλίας στο 70 τοις εκατό του πεδίου, με υψηλή ακρίβεια και σταθερότητα, ανάλυση έως {{ 4}}.1 βαθμός, ακόμη και έως 0.01 μοίρες δεν είναι αδύνατες, γραμμικότητα 0,2 τοις εκατό, εύρος θερμοκρασίας -100~ συν 300 μοίρες, Είναι ένα οικονομικό στοιχείο μέτρησης θερμοκρασίας.

4. Η ανάπτυξη των ψυγείων ημιαγωγών, γνωστά και ως θερμοηλεκτρικά ψυγεία ή θερμοηλεκτρικά ψυγεία, χρησιμοποιούν το φαινόμενο Partier.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μιλήσετε μαζί μας. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλή ποιότητα, χαμηλές τιμές και την καλύτερη εξυπηρέτηση.