هل تعرف شيئًا عن ليزر أشباه الموصلات؟ (الجزء الثالث)

ليزر أشباه الموصلاتالارتباط الجزء 3.

يتميز ليزر أشباه الموصلات عمومًا بخصائص الوزن الخفيف وكفاءة التعديل العالية والحجم الصغير وما إلى ذلك ، ويستخدم على نطاق واسع في المجالات المدنية والعسكرية والطبية وغيرها. بدأ البحث عن ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة في الثمانينيات ولم يتوقف أبدًا. مع التطور المستمر لتكنولوجيا أشباه الموصلات وتكنولوجيا الليزر ، حقق ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة تقدمًا كبيرًا في جوانب خرج الطاقة وتحويل الطاقة والموثوقية.

تأثير تعاطي المنشطات على الهيكل

تعاطي المنشطات تغيرات نطاق طاقة أشباه الموصلات. اعتمادًا على المنشطات ، هناك مستويات طاقة مختلفة بين فجوات النطاق لأشباه الموصلات الجوهرية. ستنتج ذرة المتبرع مستوى طاقة جديدًا بالقرب من نطاق التوصيل ، بينما ستنتج الذرة المتلقية مستوى طاقة جديدًا بالقرب من نطاق التكافؤ. إذا تم تخدير ذرات البورون في السيليكون ، فإنها تتأين ذرات البورون المخدرة في السيليكون يمكن أن تتأين تمامًا في درجة حرارة الغرفة لأن مستوى الطاقة بين البورون ونطاق تكافؤ السيليكون هو 0. 045 إلكترون فولت ، وهو أصغر بكثير من فجوة الطاقة للسيليكون نفسه البالغة 1.12 إلكترون فولت.

تأثير مهم آخر للمثبطات على بنية النطاق هو تغيير موضع مستوى طاقة فيرمي. يظل مستوى طاقة Fermi ثابتًا في التوازن الحراري ، وتؤدي هذه الخاصية إلى العديد من الخصائص الكهربائية المفيدة الأخرى. على سبيل المثال ، يمكن أن ينحني نطاق تقاطع pn لأن مستويات Fermi لأشباه الموصلات من النوع P وأشباه الموصلات من النوع N في مواضع مختلفة ، ولكن يجب أن تظل مستويات Fermi على نفس الارتفاع لتشكيل تقاطع pn. نتيجة لذلك ، سيتم ثني شريط التوصيل أو نطاق التكافؤ لأشباه الموصلات من النوع P أو النوع N لمطابقة فرق النطاق عند التقاطع.

يمكن تفسير التأثير أعلاه من خلال مخطط شريطي. على مخطط شريطي ، يمثل المحور الأفقي الموضع ، ويمثل المحور الرأسي الطاقة. عادة ما يتم التعبير عن مستوى الأدمة الجوهرية (مستوى الجلد الداخلي) لأشباه الموصلات في Ei. تعد خرائط النطاق أداة مفيدة للغاية في تفسير سلوك مكونات أشباه الموصلات.

العلاقة بين أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة

أشباه الموصلات هي المواد التي تكون خصائصها الكهربائية وسيطة بين تلك الخاصة بالموصلات والعوازل. نحن نعلم أن الدائرة لها وظيفة بشكل رئيسي بسبب الاختلافات المختلفة للتيار داخلها وأن هذا التيار يتكون أساسًا بسبب تدفق (حركة / هجرة) الإلكترونات بين الدائرة المعدنية والمكونات الإلكترونية. لذا فإن مدى سهولة تحرك الإلكترونات عبر مادة ما يحدد موصليةها. في المواد المعدنية الشائعة في درجة حرارة الغرفة ، من السهل الحصول على طاقة للإلكترونات لتحريكها ، لذا فإن خصائصها الموصلة جيدة ؛ بسبب خصائص المادة نفسها ، يصعب على الإلكترونات الحصول على الطاقة اللازمة لتوصيل الكهرباء. يمكن لعدد قليل من الإلكترونات أن تهاجر داخل العازل ، لذا فهي غير موصلة تقريبًا. من ناحية أخرى ، فإن المواد شبه الموصلة تقع في مكان ما بينهما ، ويمكن تغييرها عن طريق إضافة الشوائب ، والتحكم بشكل مصطنع في مدى سهولة توصيلها للكهرباء أم لا ، ومدى سهولة توصيلها للكهرباء. وهذا ما يسمى الخاصية dopable لأشباه الموصلات.

كما ذكرنا سابقًا ، أساس الدائرة المتكاملة هو الترانزستور ، واختراع الترانزستور ممكنًا لإنشاء دائرة متكاملة ، وأساس الترانزستور هو أشباه الموصلات ، لذا فإن أشباه الموصلات هي أيضًا أساس الدائرة المتكاملة. أشباه الموصلات هي الدوائر المتكاملة التي الأرض للمدن. من الواضح أن الجبال والتلال ليست مناسبة لبناء المدن ، والأماكن ذات التربة الرملية والحجر الجيري ليست مناسبة لبناء المدن. يتطلب "بناء" مدينة موقعًا جيدًا ، كما يتطلب "تكامل" الدائرة وجود مادة أساسية مناسبة -- لأشباه الموصلات. مواد أشباه الموصلات الشائعة هي السيليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم (مركبات) ، ومن بينها النجاح التجاري المستخدم على نطاق واسع في دفع "السيليكون".

فلماذا تعتبر أشباه الموصلات ، والسيليكون على وجه الخصوص ، جيدة لصنع دوائر متكاملة؟ هناك عدة أسباب. السيليكون عنصر وفير في القشرة الأرضية ، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الأكسجين. يوجد في الطبيعة الكثير من السيليكات أو السيليكا في الصخور والحصى ، وهي تكلفة المواد الخام. من السهل التحكم في الطبيعة المشبعة للسيليكون ، مما يجعل من السهل صنع ترانزستورات تناسب المتطلبات ، لأسباب تتعلق بمبدأ الدائرة. ثاني أكسيد السيليكون الناتج عن أكسدة السيليكون مستقر ويمكن استخدامه كغشاء عازل ممتاز مطلوب في أجهزة أشباه الموصلات ، وهذا هو سبب هيكل الجهاز. النقطة الأساسية هي العملية المستوية للدوائر المتكاملة ، فالسيليكون أسهل في تنفيذ عمليات الأكسدة والطباعة الحجرية والنشر والعمليات الأخرى ، ويسهل تكاملها ، كما يسهل التحكم في أدائها. لذلك ، يتم تقديم ما يلي بشكل أساسي بناءً على معرفة الدوائر المتكاملة للسيليكون وترانزستور السيليكون وفهم عملية الدائرة المتكاملة ، سيكون من الأسهل فهم هذه المشكلة.

بالإضافة إلى المتانة ، فإن أشباه الموصلات لديها أيضًا حساسية حرارية ، وحساسية ضوئية ، ودرجة حرارة مقاومة سلبية ، وقابلية لإعادة التدوير ، وخصائص أخرى ، لذلك بالإضافة إلى تصنيع دوائر متكاملة واسعة النطاق ، يمكن أيضًا استخدام مواد أشباه الموصلات في أجهزة الطاقة ، والأجهزة الإلكترونية الضوئية ، وأجهزة استشعار الضغط ، التبريد الكهروحراري ، وأغراض أخرى ؛ باستخدام تقنية الماكنات الدقيقة للإلكترونيات الدقيقة ، يمكن أيضًا تحويلها إلى MEMS (نظام إلكتروني ميكانيكي دقيق) ، والذي يمكن استخدامه في المجالات الإلكترونية والطبية.

تصنيع مواد أشباه الموصلات

من أجل تلبية احتياجات الإنتاج الضخم ، يجب أن تكون الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات قابلة للتنبؤ بها ومستقرة ، لذلك يجب أن يكون كل من نقاء المنشطات وجودة الهيكل الشبكي لأشباه الموصلات مطلوبين بشكل صارم. تشمل مشكلات الجودة الشائعة خلع الشبكة أو التوائم أو أخطاء التراص ، مما يؤثر على خصائص مواد أشباه الموصلات. بالنسبة لمكون أشباه الموصلات ، عادة ما تكون عيوب شبكة المادة هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على أداء المكون.

الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة لتنمية مواد أشباه الموصلات أحادية البلورة عالية النقاء تسمى عملية Czochralski. في هذه العملية ، تُسقط بذرة بلورة واحدة في سائل مذاب من نفس المادة وتُسحب ببطء لأعلى في حركة دورانية. عندما يتم سحب البذرة ، يتجمد المذاب على طول السطح البيني بين المادة الصلبة والسائلة ، والدوران يساوي درجة حرارة المذاب.

تطبيق أشباه الموصلات

1. كان أول شبه موصل عملي هو الترانزستور / الصمام الثنائي. يستخدم كمضخم / مقوم للإشارة في أشباه الموصلات في الراديو والتلفزيون.

2. تطوير الطاقة الشمسية والتي تستخدم أيضا في الخلايا الشمسية.

3. يمكن استخدام أشباه الموصلات لقياس درجة الحرارة ، ويمكن أن يصل نطاق درجة الحرارة إلى الإنتاج ، والحياة ، والصحة الطبية ، والبحث العلمي ، وتطبيقات التدريس بنسبة 7 0 في المائة من المجال ، بدقة عالية وثبات ، ودقة تصل إلى {{ 4}}. 1 درجة ، حتى 0. 01 درجة ليست مستحيلة ، الخطية 0.2 بالمائة ، نطاق درجة الحرارة -100 ~ زائد 300 درجة ، إنه عنصر قياس درجة حرارة فعال من حيث التكلفة.

4. إن تطوير ثلاجات أشباه الموصلات ، المعروفة أيضًا باسم الثلاجات الحرارية أو الثلاجات الكهروحرارية ، تستخدم تأثير Partier.

معلومات الاتصال:

إذا كانت لديك أية أفكار ، فلا تتردد في التحدث إلينا. بغض النظر عن مكان وجود عملائنا ومتطلباتنا ، سوف نتبع هدفنا لتزويد عملائنا بجودة عالية وأسعار منخفضة وأفضل خدمة.