Kender du til halvlederlasere? (Del 3)

Halvleder laserekorrelation del 3.

Halvlederlaser har generelt karakteristika af letvægt, høj modulationseffektivitet, lille størrelse osv., og er meget udbredt inden for civile, militære, medicinske og andre områder. Forskningen i højeffekt halvlederlasere begyndte i 1980'erne og er aldrig stoppet. Med den kontinuerlige udvikling af halvlederteknologi og laserteknologi har højeffekthalvlederlaseren gjort store fremskridt inden for aspekter af effekt, effektkonvertering og pålidelighed.

Effekten af ​​doping på strukturen

Doping af halvlederens energibånd ændres. Afhængigt af dopingen er der forskellige energiniveauer mellem båndgabet af iboende halvledere. Donoratomet vil producere et nyt energiniveau nær ledningsbåndet, mens modtageratomet vil producere et nyt energiniveau nær valensbåndet. Hvis boratomer doperes til silicium, ioniseres de af boratomer dopet til silicium kan ioniseres fuldstændigt ved stuetemperatur, fordi energiniveauet mellem bor- og siliciumvalensbåndet kun er 0.045 elektronvolt, hvilket er meget mindre end selve energigabet af silicium på 1,12 elektronvolt.

En anden vigtig effekt af dopingmidler på båndstrukturen er at ændre placeringen af ​​Fermi-energiniveauet. Fermi energiniveauet forbliver konstant i termisk ligevægt, og denne egenskab fører til mange andre nyttige elektriske egenskaber. For eksempel kan båndet af en pn-junction bøje, fordi Fermi-niveauerne for en P-type halvleder og en N-type halvleder er i forskellige positioner, men Fermi-niveauerne skal forblive i samme højde for at danne pn-junction. Som et resultat vil ledningsbåndet eller valensbåndet af P- eller N-type halvlederen blive bøjet for at matche båndforskellen ved overgangen.

Ovenstående effekt kan forklares med et bånddiagram. På et bånddiagram repræsenterer den vandrette akse position, og den lodrette akse repræsenterer energi. intrinsicFermi niveau (intrinsicFermi niveau) af en halvleder udtrykkes normalt i Ei. Båndkort er et meget nyttigt værktøj til at fortolke adfærden af ​​halvlederkomponenter.

Forholdet mellem halvledere og integrerede kredsløb

Halvledere er materialer, hvis elektriske egenskaber ligger mellem ledernes og isolatorernes egenskaber. Vi ved, at et kredsløb har en funktion hovedsageligt på grund af de forskellige variationer af strøm i det, og at strømmen dannes hovedsageligt på grund af strømmen (bevægelse/migrering) af elektroner mellem metalkredsløbet og de elektroniske komponenter. Så hvor let elektroner bevæger sig gennem et materiale bestemmer dets ledningsevne. I almindelige metalmaterialer ved stuetemperatur er elektroner lette at få energi til at flytte, så deres ledende egenskab er god; På grund af materialets egenskaber er det svært for elektronerne at opnå den energi, der kræves til at lede elektricitet. Få elektroner kan migrere inde i isolatoren, så den er næsten ikke-ledende. Halvledende materialer er derimod et sted midt imellem og kan ændres ved at tilføje urenheder, kunstigt kontrollere, hvor let det leder elektricitet eller ej, og hvor let det leder elektricitet. Dette kaldes halvlederes dopbare egenskab.

Som tidligere sagt, er basis for det integrerede kredsløb transistoren, opfindelsen af ​​transistoren er muligt at skabe det integrerede kredsløb, og basis for transistoren er halvlederen, så halvlederen er også grundlaget for det integrerede kredsløb. Halvledere er for integrerede kredsløb, som land er for byer. Det er klart, at bjerge og bakker ikke er egnede til at bygge byer, og steder med sandjord og kalksten er ikke egnede til at bygge byer. "Bygningen" af en by kræver et godt sted, og "integreringen" af et kredsløb kræver det rigtige grundmateriale -- halvledere. Almindelige halvledermaterialer er silicium, germanium, galliumarsenid (forbindelser), hvoriblandt den meget anvendte, kommercielle succes af push "silicium".

Så hvorfor er halvledere, og især silicium, gode til at lave integrerede kredsløb? Der er flere årsager. Silicium er et rigeligt grundstof i jordskorpen, kun næst efter ilt. Der er mange silikater eller silica i naturen i sten og grus, hvilket er prisen på råvarer. Siliciums dopbare natur er let at kontrollere, hvilket gør det nemt at lave transistorer, der passer til kravene, af kredsløbsprincipper. Siliciumdioxidet dannet ved oxidation af silicium er stabilt og kan bruges som en fremragende isolerende film, der er nødvendig i halvlederenheder, hvilket er årsagen til enhedsstrukturen. Nøglepunktet er den plane proces af integrerede kredsløb, silicium er lettere at implementere oxidation, litografi, diffusion og andre processer, lettere at integrere, og dets ydeevne er lettere at kontrollere. Derfor introduceres følgende hovedsageligt baseret på viden om siliciumintegreret kredsløb, siliciumtransistor og procesforståelse for integrerede kredsløb, det vil være lettere at forstå dette problem.

Ud over holdbarhed har halvledere også termisk følsomhed, lysfølsomhed, negativ resistivitetstemperatur, genanvendelighed og andre egenskaber, så ud over at fremstille integrerede kredsløb i stor skala kan halvledermaterialer også bruges til strømenheder, optoelektroniske enheder, tryksensorer, termoelektrisk køling og andre formål; Ved hjælp af mikroelektronikkens mikrobearbejdningsteknologi kan det også laves om til MEMS (mikromekanisk elektronisk system), som kan bruges inden for elektroniske og medicinske områder.

Fremstilling af halvledermaterialer

For at imødekomme behovene ved masseproduktion skal halvlederens elektriske egenskaber være forudsigelige og stabile, så både renheden af ​​dopingen og kvaliteten af ​​halvledergitterets struktur skal være strengt påkrævet. Almindelige kvalitetsproblemer omfatter dislokation i gitteret, tvillinger eller stablingsfejl, der påvirker egenskaberne af halvledermaterialer. For en halvlederkomponent er defekterne i materialegitteret normalt den vigtigste faktor, der påvirker komponentens ydeevne.

Den mest almindelige metode, der bruges til at dyrke højrente enkeltkrystal-halvledermaterialer, kaldes Czochralski-processen. I denne proces falder frøet af en enkelt krystal ned i en opløst væske af samme materiale og trækkes langsomt opad i en roterende bevægelse. Når frøet trækkes op, størkner det opløste stof langs grænsefladen mellem det faste stof og væsken, og rotation udligner temperaturen af ​​det opløste stof.

Halvleder applikation

1. Den første praktiske halvleder var en transistor/diode. Anvendes som signalforstærker/-ensretter i radio- og tv-halvledere.

2. Udvikle Solar Power, som også bruges i Solceller.

3. Halvledere kan bruges til at måle temperatur, temperaturområde kan nå produktion, liv, medicinsk sundhed, videnskabelig forskning og undervisningsapplikationer på 70 procent af feltet, med høj nøjagtighed og stabilitet, opløsning op til {{ 4}}.1 grad, selv op til 0.01 grad er ikke umuligt, linearitet 0,2 procent, temperaturområde -100~ plus 300 grader, Det er et omkostningseffektivt temperaturmåleelement.

4. Udviklingen af ​​halvlederkøleskabe, også kendt som termoelektriske køleskabe eller termoelektriske køleskabe, bruger Partier-effekten.

Kontakt information:

Hvis du har nogle ideer, er du velkommen til at tale med os. Uanset hvor vores kunder er, og hvad vores krav er, vil vi følge vores mål om at give vores kunder høj kvalitet, lave priser og den bedste service.