Yarı İletken Lazerleri Biliyor Musunuz?( 2. Kısım)

Yarı İletken Lazerler korelasyon Bölüm 2.

Lazer, modern lazer işleme sistemlerinin temel çekirdek bileşenlerinden biridir. Lazer işleme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte lazer de sürekli gelişiyor, birçok yeni lazer var.

Katkılı yarı iletken lazerler

Yarı iletkenler, doping olarak bilinen bir işlem olan kristal kafeslerine safsızlıklar ekleyerek elektriksel özelliklerini değiştirebildikleri için günümüzün dijital dünyasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yarı iletkenlerdeki safsızlıklar özdirenç üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bir yarı iletkene iz safsızlık eklendiğinde, safsızlık atomunun yakınındaki periyodik potansiyel alan bozulur ve ek bir bağlı durum oluşur, bu da bant aralığında ek bir safsızlık düzeyi ile sonuçlanır. Örneğin, fosfor, arsenik ve antimon gibi safsızlık atomları, bir dörtlü element olan germanyum veya silikon kristaline eklendiğinde, safsızlık atomu, kafesin bir molekülü olarak, beş değerlik elektronundan dördünün çevre ile kovalent bir bağ oluşturmasına sahiptir. germanyum (veya silikon) atomu ve safsızlık atomuna fazladan bir elektron bağlanarak hidrojen benzeri enerji seviyesi üretir. Safsızlık seviyesi, yasak bandın üzerinde ve iletim bandı tabanının yakınında bulunur. Safsızlık seviyesindeki elektronlar, elektron taşıyıcıları olarak iletim bandına kolayca uyarılır. Elektron taşıyıcısını sağlayan safsızlığa verici denir ve karşılık gelen enerji seviyesine donör seviyesi denir.

İçsel yarı iletkenlerin safsızlık konsantrasyonu ve polaritesi, yarı iletkenlerin iletim özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Katkılı yarı iletken, dışsal bir yarı iletken olarak adlandırılır.

Katkılı yarı iletken: Saf olmayan yarı iletken, az sayıda uygun safsızlık elementinin içsel yarı iletkene karıştırılmasıyla difüzyon işlemiyle elde edilir.

P tipi yarı iletken lazerler: Kristal kafesteki silikon atomlarının yerine üç değerlikli bir elementin (bor gibi) karıştırılmasıyla saf bir silikon kristali oluşturulur.

Çoğunluk taşıyıcıları: P tipi yarı iletkenlerde, boşlukların konsantrasyonu, çoğunluk taşıyıcıları veya kısaca poli taşıyıcılar olarak bilinen serbest elektronların konsantrasyonundan daha fazladır.

Azınlık taşıyıcıları: P-tipi yarı iletkenlerde, serbest elektronlar azınlık taşıyıcıları veya kısaca azınlık taşıyıcılarıdır.

Alıcı atom: Saf olmayan bir atomdaki bir boşluk elektronları emer ve alıcı atom olarak adlandırılır.

P tipi bir yarı iletkenin iletken özellikleri: elektriği deliklerle iletir. Ne kadar fazla safsızlık eklenirse, çokgenlerin (deliklerin) konsantrasyonu o kadar yüksek ve iletken performans o kadar güçlü olur.

N tipi yarı iletken lazerler: Kristal kafesteki silikon atomlarının yerine beş değerli bir elementin (fosfor gibi) karıştırılmasıyla saf bir silikon kristali oluşturulur.

Birçok elektron: N tipi yarı iletkenlerde, birçok elektron serbest elektronlardır.

Azınlık: N tipi yarı iletkenlerde azınlık deliktir.

Donör atom: Elektron katkısı sağlayabilen safsızlık atomlarına donör atomlar denir.

N-tipi yarı iletkenlerin iletkenliği: Ne kadar çok safsızlık eklenirse, çokgenlerin (serbest elektronlar) konsantrasyonu o kadar yüksek ve iletkenlik o kadar güçlü olur.

Yarı iletken Lazerler doping

Katkılı malzemenin pozitif veya negatif yüküne göre, katkılı malzeme donörler ve alıcılar olarak ayrılabilir. verici atomlardan değerlik elektronları (değerlik elektronları), katkılı malzeme atomlarına kovalent değerlik elektronlarıdır ve bu nedenle bağlanır. Katkılı malzemenin bir atomuna kovalent olarak bağlı olmayan bir elektron, donör elektron olarak da bilinen donör atoma zayıf bir şekilde bağlıdır.

İçsel yarı iletkenlerdeki değerlik elektronlarıyla karşılaştırıldığında, verici elektronların iletim bandına geçiş için ihtiyaç duydukları enerji daha düşüktür ve yarı iletken malzemelerin kafesinde hareket etmek ve akım üretmek daha kolaydır. Verici elektron enerji kazanıp iletim bandına sıçrasa da, içsel yarı iletkende olduğu gibi bir elektrik deliği bırakmaz ve donör atom, elektronu kaybettikten sonra ancak yarı iletken malzemenin kristal kafesinde sabitlenir. Bu nedenle, doping nedeniyle iletim sağlamak için fazla elektron alan yarı iletken, N-tipi yarı iletken olarak adlandırılır, burada n, negatif yüklü elektronları temsil eder.

Verici atomun aksine, alıcı atom yarı iletken kafese girdiğinde değerlik elektronlarının sayısı yarı iletken atomunkinden daha az olduğu için eşdeğer bir boşluk getirecektir ve bu fazladan boşluk bir elektrik deliği olarak kabul edilebilir. Katkılı yarı iletken, P-tipi yarı iletken olarak adlandırılır, burada p, pozitif yüklü delikler anlamına gelir.

Katkılamanın etkisi, silikonun içsel bir yarı iletkeni ile gösterilmektedir. Silikonun dört değerlik elektronu vardır ve silikonda yaygın olarak kullanılan doping malzemeleri, üç değerlikli ve beş değerlikli elementleri içerir. Bor gibi yalnızca üç değerlik elektronuna sahip üç değerlikli elementler silikon yarı iletkenlere katkılandığında, bor alıcı rolünü oynar ve bor katkılı silikon yarı iletkenler P-tipi yarı iletkenlerdir. Tersine, fosfor (fosfor) gibi pentavalent elementler silikon yarı iletkene eklenirse, fosfor donör rolünü oynar ve katkılı fosfor silikon yarı iletken, N tipi bir yarı iletken haline gelir.

Bir yarı iletken malzeme verici ve alıcı ile katkılanabilir ve yarı iletkenin N tipi mi yoksa P tipi mi olduğuna nasıl karar verileceği katkılı yarı iletkene bağlıdır, alıcı daha yüksek delik konsantrasyonu getirir veya verici daha yüksek elektron konsantrasyonu getirir, yani yarı iletkenin "çoğunluk taşıyıcısı" nedir? Çoğunluk taşıyıcısının zıttı azınlık taşıyıcısıdır. Yarı iletken bileşenlerin çalışma prensibinin analizi için, yarı iletkenlerdeki birkaç taşıyıcının davranışı çok önemlidir.

Bölüm 3'ten bu konuda daha fazla bilgi edinin

İletişim bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa, bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyatlar ve en iyi hizmeti sunma hedefimizi takip edeceğiz.