Tahukah Anda Tentang Laser Semikonduktor? (Bagian 2)

Laser Semikonduktor korelasi Bagian 2.

Laser adalah salah satu komponen inti penting dalam sistem pemesinan laser modern. Dengan perkembangan teknologi pemrosesan laser, laser juga terus berkembang, ada banyak laser baru.

Laser semikonduktor doping

Semikonduktor banyak digunakan di dunia digital saat ini karena mereka dapat mengubah sifat listriknya dengan memasukkan ketidakmurnian ke dalam kisi kristalnya, sebuah proses yang dikenal sebagai doping.

Kotoran dalam semikonduktor memiliki pengaruh yang signifikan terhadap resistivitas. Ketika pengotor jejak ditambahkan ke semikonduktor, medan potensial periodik di dekat atom pengotor terganggu dan keadaan terikat tambahan terbentuk, menghasilkan tingkat pengotor tambahan di celah pita. Misalnya, ketika atom pengotor seperti fosfor, arsenik, dan antimoni ditambahkan ke dalam elemen kuaterner germanium atau kristal silikon, atom pengotor, sebagai molekul kisi, memiliki empat dari lima elektron valensinya membentuk ikatan kovalen dengan sekitarnya. atom germanium (atau silikon), dan elektron ekstra terikat pada atom pengotor, menghasilkan tingkat energi seperti hidrogen. Tingkat pengotor terletak di atas pita terlarang dan di dekat bagian bawah pita konduksi. Elektron pada tingkat pengotor mudah tereksitasi ke pita konduksi sebagai pembawa elektron. Pengotor yang menyediakan pembawa elektron disebut donor, dan tingkat energi yang sesuai disebut tingkat donor.

Konsentrasi pengotor dan polaritas semikonduktor intrinsik memiliki pengaruh besar pada karakteristik konduksi semikonduktor. Semikonduktor yang didoping disebut semikonduktor ekstrinsik.

Semikonduktor yang didoping: Semikonduktor pengotor diperoleh dengan proses difusi dengan mencampurkan sejumlah kecil elemen pengotor yang sesuai ke dalam semikonduktor intrinsik.

Laser semikonduktor tipe-P: Kristal silikon murni dibentuk dengan mencampurkan unsur trivalen (seperti boron) menggantikan atom silikon dalam kisi kristal.

Pembawa mayoritas: Dalam semikonduktor tipe-P, konsentrasi lubang lebih besar daripada konsentrasi elektron bebas, yang dikenal sebagai pembawa mayoritas, atau singkatnya pembawa poli.

Pembawa minoritas: Dalam semikonduktor tipe-P, elektron bebas adalah pembawa minoritas, atau singkatnya pembawa minoritas.

Atom akseptor: Kekosongan dalam atom pengotor menyerap elektron dan disebut atom akseptor.

Karakteristik konduktif semikonduktor tipe-P: ia menghantarkan listrik melalui lubang. Semakin banyak pengotor yang ditambahkan, semakin tinggi konsentrasi poligon (lubang) dan semakin kuat kinerja konduktifnya.

Laser semikonduktor tipe-N: Kristal silikon murni dibentuk dengan mencampurkan unsur pentavalen (seperti fosfor) menggantikan atom silikon dalam kisi kristal.

Banyak elektron: Dalam semikonduktor tipe-N, banyak elektron adalah elektron bebas.

Minoritas: Dalam semikonduktor tipe-N, minoritas adalah lubangnya.

Atom donor: Atom pengotor yang dapat menyumbangkan elektron disebut atom donor.

Konduktivitas semikonduktor tipe-N: Semakin banyak pengotor yang ditambahkan, semakin tinggi konsentrasi poligon (elektron bebas) dan semakin kuat konduktivitasnya.

Doping laser semikonduktor

Menurut muatan positif atau negatif dari bahan yang didoping, bahan yang didoping dapat dibagi menjadi donor dan akseptor. elektron valensi (elektron valensi) dari atom donor adalah elektron valensi yang kovalen dengan atom bahan yang didoping dan dengan demikian diikat. Elektron yang tidak terikat secara kovalen dengan atom bahan doping terikat lemah dengan atom donor, juga dikenal sebagai elektron donor.

Dibandingkan dengan elektron valensi dalam semikonduktor intrinsik, energi yang dibutuhkan oleh elektron donor untuk transisi ke pita konduksi lebih rendah, dan lebih mudah untuk bergerak dalam kisi bahan semikonduktor dan menghasilkan arus. Meskipun elektron donor memperoleh energi dan melompat ke pita konduksi, ia tidak meninggalkan lubang listrik seperti pada semikonduktor intrinsik, dan atom donor hanya terpaku pada kisi kristal bahan semikonduktor setelah kehilangan elektron. Oleh karena itu, semikonduktor yang memperoleh kelebihan elektron untuk memberikan konduksi akibat doping disebut semikonduktor tipe-N, di mana n adalah elektron bermuatan negatif.

Berbeda dengan donor, ketika atom akseptor memasuki kisi semikonduktor, karena jumlah elektron valensi lebih sedikit daripada atom semikonduktor, itu akan membawa kekosongan yang setara, dan kekosongan tambahan ini dapat dianggap sebagai lubang listrik. Semikonduktor yang didoping disebut semikonduktor tipe-P, di mana p berarti lubang bermuatan positif.

Efek doping diilustrasikan oleh semikonduktor intrinsik silikon. Silikon memiliki empat elektron valensi, dan bahan doping yang biasa digunakan dalam silikon meliputi elemen trivalen dan kuinkuvalen. Ketika elemen trivalen dengan hanya tiga elektron valensi, seperti boron, didoping menjadi semikonduktor silikon, boron berperan sebagai penerima, dan semikonduktor silikon yang didoping dengan boron adalah semikonduktor tipe-P. Sebaliknya, jika elemen pentavalen seperti fosfor (fosfor) didoping ke semikonduktor silikon, fosfor berperan sebagai donor, dan semikonduktor silikon fosfor yang didoping menjadi semikonduktor tipe-N.

Bahan semikonduktor dapat didoping dengan donor dan akseptor, dan bagaimana memutuskan apakah semikonduktor itu tipe-N atau tipe-P tergantung pada semikonduktor yang didoping, akseptor membawa konsentrasi lubang yang lebih tinggi atau donor membawa konsentrasi elektron yang lebih tinggi. yaitu, apa "pembawa mayoritas" dari semikonduktor. Kebalikan dari pembawa mayoritas adalah pembawa minoritas. Untuk analisis prinsip operasi komponen semikonduktor, perilaku beberapa pembawa dalam semikonduktor sangat penting.

Pelajari lebih lanjut tentang itu dari Bagian 3

Kontak informasi:

Jika Anda punya ide, jangan ragu untuk berbicara dengan kami. Di mana pun pelanggan kami berada dan apa persyaratan kami, kami akan mengikuti tujuan kami untuk menyediakan pelanggan kami dengan kualitas tinggi, harga murah, dan layanan terbaik.