Semiconductor ឡាស៊ែរ: ប្រភេទនៃឧបករណ៍, គោលការណ៍ប្រតិបត្តិការ, ការប្រើប្រាស់

ឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកដែលមានមូលដ្ឋាននៅម៉ាស៊ីនកង់ទិចមធ្យមឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកសកម្មម្ល៉ោះដោយការបំភាយបំភ្លឺលម្អិតអុបទិកត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅជំរុញការផ្លាស់ប្តូររវាងកម្រិតថាមពលកង់ទិចនៅមានកំហាប់ខ្ពស់នៃនាវាផ្ទុកបន្ទុកដោយសេរីនៅក្នុងតំបន់នេះ។

ឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក: គោលការណ៍នៃការប្រតិបត្ដិការ

ជាធម្មតាភាគច្រើននៃអេឡិចត្រុងដែលមានទីតាំងស្ថិតនៅលើកម្រិតវ៉ាឡង់នេះ។ វិធីសាស្រ្តក្នុងអំឡុងភូតុងថាមពលគម្លាតក្រុមតន្ត្រីចំនួនលើសពីថាមពល, ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក, អេឡិចត្រុងបានចូលមកក្នុងស្ថានភាពនៃការរំភើបចិត្ត, និងការបំបែកតំបន់ហាមឃាត់នេះបានផ្លាស់ប្តូរទៅជាតំបន់ឥតគិតថ្លៃ, ផ្តោតជាសំខាន់នៅគែមទាបជាងរបស់ខ្លួន។ ក្នុងពេលដំណាលគ្នា, រន្ធមួយបានបង្កើតឡើងក្នុងកម្រិតវ៉ាឡង់នេះបានកើនឡើងដល់ព្រំដែនខាងលើរបស់ខ្លួន។ អេឡិចត្រុនៅក្នុងតំបន់ដោយឥតគិតថ្លៃ recombine ជាមួយរន្ធ radiating ថាមពលស្មើទៅនឹងថាមពលនៃតំបន់ការបែកបាក់នេះ, នៅក្នុងសំណុំបែបបទនៃការភូតុងនេះ។ សមាយោគឡើងវិញអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរដោយភូតុងជាមួយកម្រិតថាមពលគ្រប់គ្រាន់។ បរិយាយលេខត្រូវគ្នាទៅនឹងមុខងារចែកចាយហ្វែរមី។

ឧបករណ៍

ឧបករណ៍ឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកជា diode ឡាស៊ែរ បូមអេឡិចត្រុងថាមពលនិងរន្ធនៅក្នុងតំបន់ទំ-n-ការផ្លាស់ប្តូរ - ចំណុចនៃការទំនាក់ទំនងជាមួយ p- ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប្រព្រឹត្ដនិង n-ប្រភេទ។ លើសពីនេះទៀតវាមានឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកជាមួយនឹងការបញ្ចូលថាមពលអុបទិកនៅក្នុងការដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងធ្នឹមដោយការស្រូបយកភូតុងឡាស៊ែរការបង្កើតអោយមានពន្លឺនិងកង់ទិចដែលត្រូវបានផ្អែកលើការផ្លាស់ប្តូរនេះនៅក្នុងតំបន់នេះគឺមាន។

រចនាសម្ព័ន

សមាសធាតុជាធម្មតាត្រូវបានប្រើក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកនិងឧបករណ៍ឡាស៊ែរផ្សេងទៀត optoelectronic, ដូចខាងក្រោម:

• arsenide gallium;
• phosphide gallium;
• nitride gallium;
• phosphide indium;
• arsenide gallium indium;
• arsenide អាលុយមីញ៉ូ gallium;
• nitride gallium-indium-gallium;
• phosphide, gallium-indium ។

រលក

សារធាតុទាំងនេះ - គ្រឿងអេឡិចត្រូចន្លោះដោយផ្ទាល់។ Indirect- (ស៊ីលី) មិនបញ្ចេញពន្លឺជាមួយនឹងកម្លាំងគ្រប់គ្រាន់និងប្រសិទ្ធភាព។ រលកនៃ វិទ្យុសកម្ម នៃឡាស៊ែរ diode នេះ អាស្រ័យទៅលើថាមពលនៃថាមពលភូតុងដែលខិតជិតគម្លាតក្រុមតន្រ្តីនៃបរិវេណពិសេស។ គម្លាតក្រុមតន្ត្រីថាមពលសមាសធាតុឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក 3 និង 4 សមាសភាគអាចនឹងបន្តការផ្លាស់ប្តូរនៅលើជួរធំទូលាយមួយ។ នៅ AlGaAs = អាល់ _{x 1 x} ហ្គាក្នុងនាមជាឧទាហរណ៍ការបង្កើនមាតិកាអាលុយមីញ៉ូម (ការកើនឡើងក្នុង X) មានប្រសិទ្ធិភាពនៃការកើនឡើងនៅក្នុងគម្លាតក្រុមតន្រ្តីថាមពល។

ខណៈពេលដែលឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកទូទៅបំផុតប្រតិបត្តិការនៅក្នុងផ្នែកមួយនៃវិសាលគមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៅក្បែរនោះមួយចំនួនបានបញ្ចេញ (nitride gallium) ណ៍ក្រហម (phosphide indium gallium), ខៀវឬស្វាយ។ ឡាស៊ែរមធ្យមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក (selenide នាំមុខ) និងឡាស៊ែរការបង្កើតអោយមានកង់ទិច។

គ្រឿងអេឡិចត្រូសរីរាង្គ

ក្រៅពីសមាសធាតុដខាងលើអាចត្រូវបានប្រើនិងសរីរាង្គ។ បច្ចេកវិទ្យាសមស្របនៅក្រោមការអភិវឌ្ឍនៅតែមានប៉ុន្តែការអភិវឌ្ឍរបស់ខ្លួនបានសន្យាថានឹងកាត់បន្ថយការចំណាយនៃការផលិតឡាស៊ែរ។ មកដល់ពេលនេះការអភិវឌ្ឍតែឡាស៊ែរសរីរាង្គថាមពលអុបទិកជាមួយនឹងការបញ្ចូលនិងការបូមអគ្គិសនីការសម្តែងខ្ពស់មិនទាន់បានឈានដល់។

ប្រភេទសត្វ

ដោយមានពហុភាពនៃឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកដែលមានប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សេងគ្នានិងតម្លៃកម្មវិធីមួយ។

diodes កាំរស្មីឡាស៊ែខ្នាតតូចផលិតធ្នឹមនៃវិទ្យុសកម្មមេកានិចដែលមានគុណភាពខ្ពស់ដែលមានជួរអំណាចពីពីរបីរយទៅប្រាំរយ milliwatts មួយ។ បន្ទះឈីប diode ឡាស៊ែរគឺមួយចានចតុកោណស្តើងដែលមានតួនាទីជា waveguide, ចាប់តាំងពីវិទ្យុសកម្មបានកំណត់ទៅចន្លោះតូចមួយ។ គ្រីស្តាល់ doped ជាមួយភាគីទាំងពីរដើម្បីបង្កើតការផ្លាស់ប្តូរនៃ-PN តំបន់ធំមួយ។ នេះជាចុងរលោងបង្កើតអនុភាពនៃការ Fabry អុបទិក - interferometer Perot ។ ចលនាហ្វូតុងឆ្លងកាត់បែហោងធ្មែញបណ្តាលឱ្យវិទ្យុសកម្មសមាយោគឡើងវិញនឹងកើនឡើងហើយនឹងចាប់ផ្តើមជំនាន់នេះ។ ពួកវាត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការព្រួញឡាស៊ែរ, CD- និងឌីវីឌីកីឡាករព្រមទាំងខ្សែកាបអុបទិ។

ឡាស៊ែរថាមពលទាបនិងឡាស៊ែររឹងមាំជាមួយនឹងការបែហោងធ្មែញខាងក្រៅសម្រាប់ការបង្កើតជីពចរខ្លីអាចធ្វើសមកាលកម្មព្រឹត្តិការណ៍។

ឡាស៊ែរជាមួយនឹងការបែហោងធ្មែឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកបានរួមនៃ diode ខាងក្រៅឡាស៊ែរមួយដែលដើរតួនាទីមួយក្នុងការតែងនិពន្ធនៃកំណើនមធ្យមកាន់តែច្រើនឡាស៊ែរ-អនុភាពមួយ។ មានសមត្ថភាពក្នុងការផ្លាស់ប្តូររលកពន្លឺនិងមានក្រុមតន្ត្រីការបំភាយតូចចង្អៀត។

ឡាស៊ែរការចាក់ថ្នាំគឺមានតំបន់វិទ្យុសកម្មក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកមួយដែលក្រុមតន្រ្តីទូលំទូលាយ, អាចបង្កើតថាមពលធ្នឹមគុណភាពទាបនៃជាច្រើនវ៉ាត់។ វាមានស្រទាប់សកម្មស្តើងបោះចោលរវាង p- និង n ស្រទាប់, បង្កើត heterojunction ពីរដង។ យន្តការនៃការបង្ខាំងនៃពន្លឺនៅក្នុងទិសដៅក្រោយនេះគឺបាត់ខ្លួនដែលមានលទ្ធផលនៅក្នុងរាងអេលីបធ្នឹមខ្ពស់និងកម្រិតដែលខ្ពស់ដែលមិនអាចទទួលយកចរន្ត។

អារេ diode ដែលមានឥទ្ធិពលដែលមានអារេនៃ diodes, អ៊ីនធឺណិត, មានសមត្ថភាពផលិតថាមពលអគ្គិសនីដែលមានគុណភាពធ្នឹមនៃផលមិនសូវល្អរាប់សិបវ៉ាត់មួយ។

អារេពីរវិមាត្រមានឥទ្ធិពលនៃការ diodes អាចបង្កើតអំណាចនៃរាប់រយរាប់ពាន់នាក់វ៉ាត់មួយ។

-emitting diode ឡាស៊ែរផ្ទៃ (VCSEL) ធ្នឹមទិន្នផលគុណភាពបញ្ចេញពន្លឺនៅ milliwatts ជាច្រើនកាត់កែងទៅចាន។ នៅលើផ្ទៃនៃកញ្ចក់អនុភាពវិទ្យុសកម្មនេះគឺត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងសំណុំបែបបទនៃស្រទាប់ក្នុង DynEd ¼រលកជាមួយនឹងការខុសគ្នា សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ។ នៅលើបន្ទះឈីបតែមួយអាចត្រូវបានធ្វើឡើងជាច្រើនរយនាក់ឡាស៊ែរដែលបានបើកឡើងនូវលទ្ធភាពនៃការផលិតនេះ។

គ VECSEL lasers បញ្ចូលថាមពលអុបទិកនិងអនុភាពខាងក្រៅមានសមត្ថភាពក្នុងការបង្កើតធ្នឹមនៃអំណាចដែលមានគុណភាពល្អនៃវ៉ាត់ជាច្រើននៅចាក់សោរបៀបមួយ។

ការងារឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប្រភេទដែលបង្កើតអោយមានការផ្លាស់ប្តូរដោយផ្អែកលើកង់ទិចនៅក្នុងក្រុមតន្រ្តីនេះ (នៅក្នុងការផ្ទុយទៅនឹង interband នេះ) ។ ឧបករណ៍ទាំងនេះបានបញ្ចេញនៅតំបន់កណ្តាលនៃវិសាលគមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ, ពេលខ្លះនៅក្នុងជួរ terahertz នេះ។ ពួកគេត្រូវបានប្រើ, ឧទាហរណ៍ដូចជាអ្នកវិភាគឧស្ម័ន។

semiconductor ឡាស៊ែរ: កម្មវិធីនេះ និងទិដ្ឋភាពសំខាន់នៃ

ឡាស៊ែរ diode អំណាចខ្ពស់ជាមួយនឹងការបូមអគ្គិសនីនៅខ្ពស់កម្រិតមធ្យមត្រូវបានប្រើតង់ស្យុងជាមធ្យោបាយមានប្រសិទ្ធិភាពខ្ពស់នៃការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល ឡាស៊ែររដ្ឋរឹង។

ឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកអាចប្រតិបត្តិបាននៅក្នុងជួរធំនៃប្រេកង់ដែលរួមបញ្ចូលទាំងការដែលអាចមើលឃើញនៅជិតផ្នែកមួយអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនិងកណ្តាលនៃវិសាលគមនេះ។ ឧបករណ៍បង្កើតឡើងផងដែរដើម្បីផ្លាស់ប្តូរប្រេកង់ izducheniya ។

diodes កាំរស្មីឡាស៊ែអាចផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងឆាប់រហ័សនិង modulate អំណាចអុបទិកដែលត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការខ្សែកាបអុបទិបញ្ជូនបន្ទាត់ទំនាក់ទំនង។

លក្ខណៈទាំងនេះបានធ្វើឱ្យឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកបច្ចេកវិទ្យាប្រភេទដែលមានច្រើនបំផុតនៃ maser សំខាន់។ ពួកគេត្រូវបានប្រើ:

• ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទូរមាត្រមួយ pyrometers, Altimeter អុបទិក, rangefinders, ទេសភាព, holography;
• នៅក្នុងប្រព័ន្ធបញ្ជូនអុបទិកជាតិសរសៃនិងផ្ទុកទិន្នន័យ, ប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងជាប់ទាក់ទងគ្នា;
• ម៉ាស៊ីនបោះពុម្ពឡាស៊ែរ, បញ្ចាំងវីដេអូ, ព្រួញ, ម៉ាស៊ីនស្កេនលេខកូដរបារ, ម៉ាស៊ីនស្កេនរូបភាពស៊ីឌីកីឡាករ (ឌីវីឌី, ស៊ីឌី, Blu-Ray);
• នៅក្នុងប្រព័ន្ធសន្តិសុខ, គ្រីបកង់ទិច, ស្វ័យប្រវត្តិកម្ម, សូចនករ;
• ក្នុងមាត្រសាស្រ្តអុបទិកនិង spectroscopy;
• ក្នុងការវះកាត់, ទន្តព្ទ្យ, Cosmetology, ការព្យាបាល;
• បន្សុទ្ធទឹក, ការគ្រប់គ្រងសម្ភារៈ, ការបូមឡាស៊ែររឹងរដ្ឋការត្រួតពិនិត្យនៃប្រតិកម្មគីមីក្នុងការតម្រៀបឧស្សាហកម្មគ្រឿងម៉ាស៊ីនឧស្សាហកម្ម, ប្រព័ន្ធបញ្ឆេះនិងប្រព័ន្ធការពារអាកាស។

ទិន្នផលជីពចរ

ឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកភាគច្រើនបានបង្កើតធ្នឹមបន្តបនទប់។ ដោយសារតែពេលលំនៅដ្ឋានខ្លីអេឡិចត្រុងក្នុងកម្រិតចរន្តដែលពួកគេគឺមិនមែនខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការបង្កើតជាការសមរម្យ Q-ប្តូរអាហារជំនួយការលូតលាស់នោះទេប៉ុន្តែជារបៀបខ្លះដែលមានអំពើនៃការប្រតិបត្ដិការយ៉ាងខ្លាំងបន្តបង្កើនថាមពលអាចម៉ាស៊ីនភ្លើងកង់ទិច។ លើសពីនេះទៀតឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកអាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការបង្កើតនៃជីពចរ ultrashort របៀបចាក់សោឬប្ដូរការកើនឡើងនេះ។ អំណាចមធ្យមអាហារជំនួយការលូតលាស់រយៈពេលខ្លី, បានកំណត់ជាធម្មតាទៅ milliwatts លើកលែងតែមួយចំនួនតូចអុបទិក-ឡាស៊ែរ VECSEL បូមដែលវាស់ជីពចរទិន្នផលហ្វាចំនួនជាមួយប្រេកង់ក្នុង picosecond រាប់ gigahertz នេះ។

ម៉ូឌុលនិងស្ថេរភាព

អត្ថប្រយោជន៍នៃអេឡិចត្រុលំនៅដ្ឋានខ្លីនៃក្រុមតន្រ្តីចរន្តឡាស៊ែរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកគឺជាសមត្ថភាពដើម្បី modulate ប្រេកង់ខ្ពស់ដែលមាន VCSEL ឡាស៊ែរ-លើសពី 10 GHz នេះ។ វាត្រូវបានគេប្រើនៅក្នុងការបញ្ជូនទិន្នន័យអុបទិក, spectroscopy, ស្ថេរភាពឡាស៊ែរ។