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

ليزر أشباه الموصلات الارتباط الجزء 2.

الليزر هو أحد المكونات الأساسية الأساسية في أنظمة المعالجة بالليزر الحديثة. مع تطور تقنية المعالجة بالليزر ، يتطور الليزر أيضًا باستمرار ، وهناك العديد من أجهزة الليزر الجديدة.

ليزر أشباه الموصلات المخدر

تُستخدم أشباه الموصلات على نطاق واسع في العالم الرقمي اليوم لأنها يمكن أن تغير خصائصها الكهربائية عن طريق إدخال الشوائب في شبكاتها البلورية ، وهي عملية تعرف باسم المنشطات.

الشوائب في أشباه الموصلات لها تأثير كبير على المقاومة. عند إضافة شوائب تتبع إلى شبه موصل ، يتم إزعاج المجال الدوري المحتمل بالقرب من ذرة الشوائب وتتشكل حالة ارتباط إضافية ، مما يؤدي إلى مستوى شوائب إضافي في فجوة النطاق. على سبيل المثال ، عند إضافة ذرات الشوائب مثل الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون إلى عنصر رباعي الجرمانيوم أو بلورة السيليكون ، فإن ذرة الشوائب ، كجزيء من الشبكة ، تشكل أربعة من إلكترونات التكافؤ الخمسة الخاصة بها رابطة تساهمية مع المحيط ذرة الجرمانيوم (أو السيليكون) ، وإلكترون إضافي مرتبط بذرة الشوائب ، مما ينتج مستوى طاقة شبيه بالهيدروجين. يقع مستوى النجاسة فوق النطاق الممنوع وبالقرب من قاع نطاق التوصيل. يتم تحفيز الإلكترونات الموجودة على مستوى الشوائب بسهولة إلى نطاق التوصيل كحاملات للإلكترون. الشوائب التي توفر حامل الإلكترون تسمى المتبرع ، ومستوى الطاقة المقابل يسمى مستوى المتبرع.

إن تركيز الشوائب والقطبية لأشباه الموصلات الجوهرية لهما تأثير كبير على خصائص التوصيل لأشباه الموصلات. يُطلق على أشباه الموصلات المخدرة اسم أشباه الموصلات الخارجية.

أشباه الموصلات المخدرة: يتم الحصول على أشباه الموصلات الشائبة عن طريق عملية الانتشار عن طريق خلط عدد صغير من عناصر الشوائب المناسبة في أشباه الموصلات الجوهرية.

ليزر أشباه الموصلات من النوع P.: تتشكل بلورة السيليكون النقي عن طريق خلط عنصر ثلاثي التكافؤ (مثل البورون) بدلاً من ذرات السيليكون في الشبكة البلورية.

ناقلات الأغلبية: في أشباه الموصلات من النوع P ، يكون تركيز الثقوب أكبر من تركيز الإلكترونات الحرة ، والمعروفة باسم ناقلات الأغلبية ، أو ناقلات بولي للاختصار.

ناقلات الأقلية: في أشباه الموصلات من النوع P ، تعتبر الإلكترونات الحرة ناقلات أقلية ، أو ناقلات أقلية لفترة قصيرة.

ذرة متقبل: فراغ في ذرة شائبة يمتص الإلكترونات ويسمى ذرة متقبل.

الخصائص الموصلة لأشباه الموصلات من النوع P: إنها توصل الكهرباء عن طريق الثقوب. كلما تمت إضافة المزيد من الشوائب ، زاد تركيز المضلعات (الثقوب) وكان أداء الموصل أقوى.

ليزر أشباه الموصلات من النوع N.: تتشكل بلورة السيليكون النقي عن طريق خلط عنصر خماسي التكافؤ (مثل الفوسفور) بدلاً من ذرات السيليكون في الشبكة البلورية.

العديد من الإلكترونات: في أشباه الموصلات من النوع N ، العديد من الإلكترونات عبارة عن إلكترونات حرة.

الأقلية: في أشباه الموصلات من النوع N ، تكون الأقلية هي الفتحة.

ذرة المانح: تسمى ذرات الشوائب التي يمكن أن تساهم في الإلكترونات بالذرات المانحة.

موصلية أشباه الموصلات من النوع N: كلما تمت إضافة المزيد من الشوائب ، زاد تركيز المضلعات (الإلكترونات الحرة) وزادت الموصلية.

تعاطي المنشطات بالليزر لأشباه الموصلات

وفقًا للشحنة الموجبة أو السالبة للمادة المخدرة ، يمكن تقسيم المادة المخدرة إلى متبرعين ومقبولين. إلكترونات التكافؤ (إلكترونات التكافؤ) من الذرات المانحة هي إلكترونات تكافؤ تساهمية لذرات المواد المخدرة وبالتالي مقيدة. يرتبط الإلكترون غير المرتبط تساهميًا بذرة المادة المخدرة ارتباطًا ضعيفًا بالذرة المانحة ، والمعروف أيضًا باسم الإلكترون المانح.

بالمقارنة مع إلكترونات التكافؤ في أشباه الموصلات الجوهرية ، فإن الطاقة المطلوبة من الإلكترونات المانحة للانتقال إلى نطاق التوصيل تكون أقل ، ومن الأسهل التحرك في شبكة مواد أشباه الموصلات وتوليد التيار. على الرغم من أن الإلكترون المتبرع يكتسب طاقة ويقفز إلى نطاق التوصيل ، إلا أنه لا يترك فجوة كهربائية كما هو الحال في أشباه الموصلات الجوهرية ، ويتم تثبيت الذرة المانحة فقط في الشبكة البلورية لمادة أشباه الموصلات بعد فقدان الإلكترون. لذلك ، فإن أشباه الموصلات التي تحصل على الإلكترونات الزائدة لتوفير التوصيل بسبب المنشطات تسمى أشباه الموصلات من النوع N ، حيث تشير n إلى الإلكترونات سالبة الشحنة.

على النقيض من المتبرع ، عندما تدخل ذرة المستقبل في شبكة أشباه الموصلات ، لأن عدد إلكترونات التكافؤ أقل من عدد ذرة أشباه الموصلات ، فإنها ستجلب شاغرًا مكافئًا ، ويمكن اعتبار هذا الشاغر الإضافي بمثابة ثقب كهربائي. يُطلق على أشباه الموصلات المخدرة اسم أشباه الموصلات من النوع P ، حيث تمثل p ثقوبًا موجبة الشحنة.

يتم توضيح تأثير المنشطات من خلال أشباه الموصلات الجوهرية للسيليكون. يحتوي السيليكون على أربعة إلكترونات تكافؤ ، وتشمل مواد المنشطات المستخدمة بشكل شائع في السيليكون عناصر ثلاثية التكافؤ وخماسية التكافؤ. عندما يتم تخدير العناصر ثلاثية التكافؤ التي تحتوي على ثلاثة إلكترونات تكافؤ فقط ، مثل البورون ، في أشباه موصلات السيليكون ، يلعب البورون دور الصولجان ، وتكون أشباه الموصلات السيليكونية المخدرة بالبورون هي أشباه الموصلات من النوع P. على العكس من ذلك ، إذا كانت العناصر الخماسية التكافؤ مثل الفوسفور (الفوسفور) مخدرة إلى أشباه الموصلات السيليكونية ، يلعب الفوسفور دور المتبرع ، وتصبح أشباه الموصلات المصنوعة من السيليكون الفوسفور المخدر أشباه الموصلات من النوع N.

قد يتم تعاطي مادة شبه موصلة مع المتبرع والمقبول ، وكيفية تحديد ما إذا كان شبه الموصل من النوع N أو النوع P يعتمد على أشباه الموصلات المخدرة ، أو المستقبِل يجلب تركيزًا أعلى من الثقوب أو المتبرع يجلب تركيزًا أعلى من الإلكترونات ، وهذا هو ، ما هو "الناقل الأغلبية" لأشباه الموصلات. عكس حامل الأغلبية هو حامل الأقلية. لتحليل مبدأ التشغيل لمكونات أشباه الموصلات ، فإن سلوك عدد قليل من الناقلات في أشباه الموصلات مهم للغاية.

تعرف على المزيد حول هذا الموضوع من Part3

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.