Tiedätkö puolijohdelasereista? (Osa 3)

Puolijohdelaseritkorrelaatio Osa 3.

Puolijohdelaserilla on yleensä kevyt, korkea modulaatiotehokkuus, pieni koko jne., ja sitä käytetään laajalti siviili-, sotilas-, lääketieteen ja muilla aloilla. Suuritehoisten puolijohdelasereiden tutkimus alkoi 1980-luvulla, eikä se ole koskaan pysähtynyt. Puolijohdeteknologian ja lasertekniikan jatkuvan kehityksen myötä suuritehoinen puolijohdelaser on edistynyt suuresti tehon, tehon muuntamisen ja luotettavuuden suhteen.

Dopingin vaikutus rakenteeseen

Puolijohteen doping energiakaista muuttuu. Dopingista riippuen sisäisten puolijohteiden kaistavälien välillä on erilaisia ​​energiatasoja. Luovuttajaatomi tuottaa uuden energiatason lähellä johtavuuskaistaa, kun taas vastaanottava atomi tuottaa uuden energiatason lähellä valenssikaistaa. Jos booriatomeja seostetaan piin, ne ionisoituvat piin seostetuista booriatomeista voidaan täysin ionisoida huoneenlämpötilassa, koska boorin ja piin valenssikaistan välinen energiataso on vain 0,045 elektronivolttia, mikä on paljon pienempi. kuin itse piin energiarako 1,12 elektronivolttia.

Toinen tärkeä seostusaineiden vaikutus nauharakenteeseen on muuttaa Fermi-energiatason sijaintia. Fermin energiataso pysyy vakiona lämpötasapainossa, ja tämä ominaisuus johtaa moniin muihin hyödyllisiin sähköisiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi pn-liitoksen kaista voi taipua, koska P-tyypin puolijohteen ja N-tyypin puolijohteen Fermi-tasot ovat eri paikoissa, mutta Fermi-tasojen on pysyttävä samalla korkeudella pn-liitoksen muodostamiseksi. Tämän seurauksena P-tyypin tai N-tyypin puolijohteen johtavuuskaista tai valenssikaista taivutetaan vastaamaan kaistan eroa risteyksessä.

Yllä oleva vaikutus voidaan selittää nauhakaaviolla. Kaistakaaviossa vaaka-akseli edustaa sijaintia ja pystyakseli energiaa. Puolijohteen intrinsicFermi-taso (intrinsicFermi-taso) ilmaistaan ​​yleensä Ei. Kaistakartat ovat erittäin hyödyllinen työkalu puolijohdekomponenttien käyttäytymisen tulkinnassa.

Puolijohteiden ja integroitujen piirien välinen suhde

Puolijohteet ovat materiaaleja, joiden sähköiset ominaisuudet ovat johtimien ja eristeiden välissä. Tiedämme, että piirillä on toiminto pääasiassa sen sisällä olevien virran eri vaihteluiden vuoksi ja että virta muodostuu pääasiassa metallipiirin ja elektronisten komponenttien välisen elektronien virtauksen (liikkeen/vaellus) vuoksi. Joten kuinka helposti elektronit liikkuvat materiaalin läpi, määrittää sen johtavuuden. Tavallisissa metallimateriaaleissa huoneenlämmössä elektronit saavat helposti energiaa liikkuakseen, joten niiden johtavuus on hyvä; Itse materiaalin ominaisuuksista johtuen elektronien on vaikea saada sähkön johtamiseen tarvittavaa energiaa. Harvat elektronit voivat kulkea eristeen sisällä, joten se on lähes johtamaton. Puolijohtavat materiaalit puolestaan ​​ovat jossain välissä, ja niitä voidaan muuttaa lisäämällä epäpuhtauksia, säätelemällä keinotekoisesti, kuinka helposti se johtaa sähköä tai ei, ja kuinka helposti se johtaa sähköä. Tätä kutsutaan puolijohteiden lisättäväksi ominaisuudeksi.

Kuten aiemmin todettiin, integroidun piirin perusta on transistori, transistorin keksinnöllä on mahdollista luoda integroitu piiri ja transistorin perusta on puolijohde, joten puolijohde on myös integroidun piirin perusta. Puolijohteet ovat integroituja piirejä, jotka maa on kaupungeille. On selvää, että vuoret ja kukkulat eivät sovellu kaupunkien rakentamiseen, eivätkä paikat, joissa on hiekkaista maaperää ja kalkkikiveä, eivät sovellu kaupunkien rakentamiseen. Kaupungin "rakentaminen" vaatii hyvän paikan, ja piirin "integrointi" oikean perusmateriaalin -- puolijohteet. Yleisiä puolijohdemateriaaleja ovat pii, germanium, galliumarsenidi (yhdisteet), joiden joukossa on laajalti käytetty, kaupallinen menestys push "pii".

Joten miksi puolijohteet ja erityisesti pii ovat hyviä integroitujen piirien valmistukseen? Syitä on useita. Pii on runsas alkuaine maankuoressa, toiseksi vain hapen jälkeen. Luonnossa kivissä ja sorassa on paljon silikaatteja tai piidioksidia, mikä on raaka-aineiden hintaa. Piin seostettavuus on helposti hallittavissa, joten vaatimuksiin sopivien transistorien valmistaminen on helppoa piiriperiaatteellisista syistä. Piin hapettuessa muodostuva piidioksidi on stabiilia ja sitä voidaan käyttää puolijohdelaitteisiin tarvittavana erinomaisena eristekalvona, mikä on syynä laitteen rakenteeseen. Keskeinen kohta on integroitujen piirien tasomainen prosessi, piitä on helpompi toteuttaa hapetus-, litografia-, diffuusio- ja muita prosesseja, helpompi integroida ja sen suorituskykyä on helpompi hallita. Siksi seuraava on pääasiassa käyttöön perustuu pii integroitujen piirien tietämystä, pii transistori, ja integroidun piirin prosessi ymmärrystä, se on helpompi ymmärtää tämä ongelma.

Kestävyyden lisäksi puolijohteella on myös lämpöherkkyys, valoherkkyys, negatiivinen ominaisvastus lämpötila, kierrätettävyys ja muut ominaisuudet, joten puolijohdemateriaaleja voidaan käyttää laajamittaisten integroitujen piirien valmistuksen lisäksi myös teholaitteissa, optoelektronisissa laitteissa, paineantureissa, lämpösähköinen jäähdytys ja muihin tarkoituksiin; Mikroelektroniikan mikrokoneistusteknologialla siitä voidaan valmistaa myös MEMS (micromechanical electronic system), jota voidaan käyttää elektroniikka- ja lääketieteen aloilla.

Puolijohdemateriaalien valmistus

Massatuotannon tarpeiden täyttämiseksi puolijohteen sähköisten ominaisuuksien on oltava ennakoitavissa ja stabiileja, joten sekä seostuksen puhtautta että puolijohdehilarakenteen laatua tulee ehdottomasti vaatia. Yleisiä laatuongelmia ovat puolijohdemateriaalien ominaisuuksiin vaikuttavat sijoitukset hilassa, kaksoset tai pinoamisvirheet. Puolijohdekomponentissa materiaalihilan viat ovat yleensä pääasiallinen komponentin suorituskykyyn vaikuttava tekijä.

Yleisin menetelmä erittäin puhtaiden yksikiteisten puolijohdemateriaalien kasvattamiseen on nimeltään Czochralski-prosessi. Tässä prosessissa yksittäiskiteen siemen pudotetaan samaa materiaalia olevaan liuenneeseen nesteeseen ja vedetään hitaasti ylöspäin pyörivällä liikkeellä. Kun siemen vedetään ylös, liuennut aine jähmettyy kiinteän aineen ja nesteen välistä rajapintaa pitkin, ja pyöriminen tasoittaa liuenneen aineen lämpötilan.

Puolijohdesovellus

1. Ensimmäinen käytännöllinen puolijohde oli transistori/diodi. Käytetään signaalivahvistimena/tasasuuntaajana radio- ja televisiopuolijohteissa.

2. Kehitä aurinkovoimaa, jota käytetään myös aurinkokennoissa.

3. Puolijohteita voidaan käyttää lämpötilan mittaamiseen, lämpötila-alue voi saavuttaa tuotannon, elämän, lääketieteellisen terveyden, tieteellisen tutkimuksen ja opetuksen sovelluksia 70 prosenttia kentästä suurella tarkkuudella ja stabiiliudella, resoluutio jopa {{ 4}},1 astetta, jopa 0,01 astetta ei ole mahdotonta, lineaarisuus 0,2 prosenttia , lämpötila-alue -100~ plus 300 astetta , Se on kustannustehokas lämpötilan mittauselementti.

4. Puolijohdejääkaappien, jotka tunnetaan myös nimellä lämpösähköiset jääkaapit tai lämpösähköiset jääkaapit, kehittelyssä käytetään Partier-efektiä.

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, ota rohkeasti yhteyttä. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitettamme tarjota asiakkaillemme korkeaa laatua, edullisia hintoja ja parasta palvelua.