Bạn Có Biết Về Laser Bán Dẫn?( Phần 2)

Laser bán dẫn tương quan Phần 2 .

Laser là một trong những thành phần cốt lõi thiết yếu trong các hệ thống gia công laser hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ xử lý laser, laser cũng không ngừng phát triển, có nhiều loại laser mới.

Laser bán dẫn pha tạp

Chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong thế giới kỹ thuật số ngày nay vì chúng có thể thay đổi tính chất điện bằng cách đưa tạp chất vào mạng tinh thể của chúng, một quá trình được gọi là pha tạp.

Các tạp chất trong chất bán dẫn có ảnh hưởng đáng kể đến điện trở suất. Khi một vết tạp chất được thêm vào chất bán dẫn, trường thế tuần hoàn gần nguyên tử tạp chất bị xáo trộn và trạng thái liên kết bổ sung được hình thành, dẫn đến mức độ tạp chất bổ sung trong vùng cấm. Ví dụ, khi các nguyên tử tạp chất như phốt pho, asen và antimon được thêm vào tinh thể gecmani hoặc silic nguyên tố bậc bốn, thì nguyên tử tạp chất, với tư cách là một phân tử của mạng tinh thể, có bốn trong số năm electron hóa trị của nó tạo thành liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử xung quanh. nguyên tử gecmani (hoặc silic) và một electron phụ được liên kết với nguyên tử tạp chất, tạo ra mức năng lượng giống như hydro. Mức tạp chất nằm phía trên vùng cấm và gần đáy vùng dẫn. Các electron ở mức tạp chất dễ dàng bị kích thích lên vùng dẫn với tư cách là các hạt tải điện. Tạp chất cung cấp chất mang điện tử được gọi là chất cho và mức năng lượng tương ứng được gọi là mức chất cho.

Nồng độ tạp chất và tính phân cực của chất bán dẫn nội tại có ảnh hưởng lớn đến đặc tính dẫn điện của chất bán dẫn. Chất bán dẫn pha tạp được gọi là chất bán dẫn ngoại sinh.

Chất bán dẫn tạp chất: Chất bán dẫn tạp chất thu được bằng quá trình khuếch tán bằng cách trộn một lượng nhỏ các nguyên tố tạp chất thích hợp vào chất bán dẫn nội tại.

Laser bán dẫn loại P: Một tinh thể silicon nguyên chất được hình thành bằng cách trộn một nguyên tố hóa trị ba (chẳng hạn như boron) vào vị trí của các nguyên tử silicon trong mạng tinh thể.

Hạt tải điện đa số: Trong chất bán dẫn loại P, nồng độ lỗ trống lớn hơn nồng độ electron tự do, được gọi là hạt tải điện đa số hay gọi tắt là poly hạt tải điện.

Hạt tải điện thiểu số: Trong chất bán dẫn loại P, các electron tự do là hạt tải điện thiểu số, hay gọi tắt là hạt tải điện thiểu số.

Nguyên tử nhận: Chỗ trống trong nguyên tử tạp chất hấp thụ electron và được gọi là nguyên tử nhận.

Đặc điểm dẫn điện của bán dẫn loại P: dẫn điện bằng lỗ trống. Càng nhiều tạp chất được thêm vào, nồng độ đa giác (lỗ) càng cao và hiệu suất dẫn điện càng mạnh.

Laser bán dẫn loại N: Một tinh thể silic tinh khiết được hình thành bằng cách trộn một nguyên tố hóa trị năm (chẳng hạn như phốt pho) vào vị trí của các nguyên tử silic trong mạng tinh thể.

Nhiều êlectron: Trong chất bán dẫn loại N có nhiều êlectron là êlectron tự do.

Thiểu số: Trong chất bán dẫn loại N, thiểu số là lỗ trống.

Nguyên tử tài trợ: Các nguyên tử tạp chất có thể đóng góp electron được gọi là nguyên tử tài trợ.

Độ dẫn điện của chất bán dẫn loại N: Càng nhiều tạp chất được thêm vào thì nồng độ đa tử (electron tự do) càng cao và độ dẫn điện càng mạnh.

Pha tạp Laser bán dẫn

Theo điện tích dương hoặc âm của vật liệu pha tạp, vật liệu pha tạp có thể được chia thành người cho và người nhận. các electron hóa trị (valence electron) từ các nguyên tử cho là các electron hóa trị cộng hóa trị với các nguyên tử vật liệu pha tạp và do đó bị trói buộc. Một electron không liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử của vật liệu pha tạp sẽ liên kết yếu với nguyên tử cho, còn được gọi là điện tử cho.

So với các electron hóa trị trong chất bán dẫn nội tại, năng lượng mà các electron tài trợ cần để chuyển sang vùng dẫn thấp hơn và dễ dàng di chuyển hơn trong mạng vật liệu bán dẫn và tạo ra dòng điện. Mặc dù electron cho thu năng lượng và nhảy lên vùng dẫn nhưng nó không để lại lỗ trống điện như trong chất bán dẫn nội tại và nguyên tử cho chỉ cố định trong mạng tinh thể của vật liệu bán dẫn sau khi mất electron. Do đó, chất bán dẫn thu được các electron dư thừa để cung cấp khả năng dẫn điện do pha tạp được gọi là chất bán dẫn loại N, trong đó n là viết tắt của các electron tích điện âm.

Ngược lại với chất cho, khi nguyên tử chất nhận đi vào mạng bán dẫn, do số lượng electron hóa trị ít hơn nguyên tử chất bán dẫn nên sẽ mang lại một chỗ trống tương đương, và chỗ trống thừa này có thể coi là lỗ trống điện. Chất bán dẫn pha tạp chất được gọi là chất bán dẫn loại P, trong đó p là viết tắt của các lỗ tích điện dương.

Hiệu ứng pha tạp được minh họa bằng chất bán dẫn nội tại của silicon. Silicon có bốn electron hóa trị và các vật liệu pha tạp thường được sử dụng trong silicon bao gồm các nguyên tố hóa trị ba và hóa trị ba. Khi các nguyên tố hóa trị ba chỉ có ba electron hóa trị, chẳng hạn như boron, được pha tạp vào chất bán dẫn silicon, boron đóng vai trò chất nhận và chất bán dẫn silicon pha tạp boron là chất bán dẫn loại P. Ngược lại, nếu các nguyên tố hóa trị năm như phốt pho (phốt pho) được pha tạp vào chất bán dẫn silicon, thì phốt pho đóng vai trò là chất cho và chất bán dẫn silic phốt pho pha tạp trở thành chất bán dẫn loại N.

Một vật liệu bán dẫn có thể được pha tạp với chất cho và chất nhận, và cách quyết định chất bán dẫn là loại N hay loại P phụ thuộc vào chất bán dẫn được pha tạp, chất nhận mang lại nồng độ lỗ trống cao hơn hay chất cho mang lại nồng độ electron cao hơn, nghĩa là "hạt tải điện đa số" của chất bán dẫn là gì. Ngược lại với sóng mang đa số là sóng mang thiểu số. Đối với việc phân tích nguyên tắc hoạt động của các linh kiện bán dẫn, hành vi của một số hạt tải điện trong chất bán dẫn là rất quan trọng.

Tìm hiểu thêm về nó từ Phần 3

Thông tin liên lạc:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ làm theo mục tiêu của mình để cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.