Semiconductor leusairean: sheòrsaichean de uidheam, obrachaidh prionnsabal, a 'cleachdadh

Semiconductor leusairean tha eòlaichean gineadairean stèidhichte semiconductor gnìomhach tro mheadhan na Gàidhlig, anns an Optical leudachadh le bhith a 'brosnachadh sgaoilidh a chruthachadh aig a' ghluasad eadar na eòlaichean cumhachd aig ìrean àrd dùmhlachd-asgaidh os cionn a 'giùlan anns an sgìre.

Semiconductor leusair: prionnsabal obrachadh

Mar as trice, a 'mhòr-chuid de electrons suidhichte air valency ìre. Rè an dòigh-obrach photon lùth nas àirde na an lùth còmhlan beàrn, a semiconductor, electrons a 'tighinn a-steach do staid excitation, agus a' briseadh thoirmisgte sòn, a 'gluasad a-steach an-asgaidh sòn, dlùth-aire aig an oir ìosal. Aig an aon àm, a stèidheachadh ann an toll an Valence ìre, ag èirigh gu h-àrd a 'chrìch. Tha electrons ann an Raon saor recombine le tuill, lùth-mach co-ionnan ri neart an rupture sòn, ann an riochd photons. Recombination urrainn a leasachadh le photons le gu leòr lùth ìre. Àireamhach tuairisgeul co-ionann ris an Dùin sgaoileadh gnìomh.

uidheam

Tha an leusair semiconductor inneal a tha leusair diode phumpadh lùth electrons agus tuill anns an sgìre p n-eadar-ghluasad - a 'phuing conaltraidh leis a' conductive semiconductor P- agus n-seòrsa. A bharrachd air sin, tha semiconductor leusairean le Optical lùth-steach anns a bheil an sail a chruthachadh le na chiad sreath den photons solas is eòlaichean leusairean steall uisge, a tha stèidhichte air an eadar-ghluasad taobh a-staigh na sònaichean.

structar

Àbhaisteach fhillte a chleachdadh ann an semiconductor leusairean is eile optoelectronic innealan, mar a leanas:

• gallium arsenide;
• gallium phosphide;
• gallium nitride;
• indium phosphide;
• indium gallium arsenide;
• gallium almain arsenide;
• gallium-indium-gallium nitride;
• phosphide, gallium-indium.

wavelength

Tha iad sin a choimeasgaidhean - dìreach a-beàrn semiconductors. Indirect- (sileacon) Chan eil mach le solas gu leòr an fhorsa is èifeachdas. Tha wavelength de rèididheachd na diode leusair an crochadh air neart an photon lùth modhan chòmhlan beàrn de na sònraichte compound. Tha an leanabh aois 3 agus 4-fhillte na phàirt semiconductor lùth còmhlan a 'bheàrn a dh'fhaodadh a bhith a' sìor eadar-dhealaichte thairis air raon farsaing. Aig AlGaAs = Al Ga _{x 1 x-,} mar eisimpleir, a 'meudachadh almain shusbaint (meudachadh ann an x) Tha a' bhuaidh aig àrdachadh ann an lùth còmhlan a 'bheàrn.

Ged as cumanta semiconductor leusairean obrachadh ann an faisg air fo-dhearg phàirt den speactram, cuid mach dearg (gallium indium phosphide), ghorm no purpaidh (gallium nitride) dathan. Cuibheasach fo-dhearg semiconductor leusair (luaidhe selenide) agus eòlaichean steall uisge leusairean.

organach semiconductors

A bharrachd air na h-àrd inorganic choimeasgaidhean dh'fhaodte a chleachdadh agus fàs-bheairteach. Iomchaidh an teicneòlas a tha fhathast fo leasachadh, ach tha an leasachadh a 'gealltainn gu mòr a' lùghdachadh na cosgais riochdachaidh de leusairean. Gu ruige seo, a-mhàin a leasachadh organach leusairean le Optical lùth-steach agus coileanadh àrd-dealain pumpa air nach eil fhathast a ruighinn.

ghnèithean

Le bhith a 'ioma-ghnèitheachd de semiconductor leusairean le diofar chrìochan agus tagradh luach.

Tarsainn leusair diodes a dhèanamh sail de dh'àrd-chàileachd meacanaigeach rèididheachd aig a bheil cumhachd raointean bho beagan cheudan gu còig ceud milliwatts. an leusair diode chip 'S e ceithir-cheàrnach lann tana, a tha a' frithealadh mar waveguide, bho na rèididheachd a chuingealachadh gu àite beag. Crystal doped le dà thaobh a chruthachadh pn-eadar-ghluasad de sgìre mhòr. Tha an lìomhadh cinn a chruthachadh Optical fhuaimnear de Fabry - Perot interferometer. Photon a 'dol tron toll adhbharachadh recombination rèididheachd Meudaichidh, agus a' tòiseachadh a 'ghinealach. Tha iad a 'cleachdadh ann an leusair na chomharra, Clàrachadh CD is DVD-chluicheadairean, a thuilleadh fibre optic.

Ìosal cumhachd leusairean agus cruaidh leusairean le toll an taobh a-muigh airson gineadh goirid bhuillean dòcha synchronize tachartasan.

semiconductor leusairean le toll an taobh a-muigh air a dhèanamh suas de leusair diode, a tha a 'cluich ann an dreuchd a rinneadh an t buannachd tro mheadhan tuilleadh leusair-fhuaimnear. Comasach air atharrachadh thuinnean agus tha cumhang sgaoilidh còmhlan.

Injection leusairean a tha semiconductor roinn de rèididheachd ann farsaing chòmhlan, a ghineadh ìosal càileachd sail cumhachd grunn Watts. Tha filleadh tana gnìomhach a chaidh a shocrachadh eadar an P- agus n-filleadh, a 'dèanamh dùbailte heterojunction. Tha an uidheamachd de braighdeanas solas ann tarsainn an stiùireadh a tha a dhìth, a dh'adhbhraicheas àrd sail ellipticity agus unacceptably àrd stairsneach sruth.

Cumhachdach diode arrays, le iomadh diodes, bann leathann, comasach air a bhith a 'dèanamh sail de mediocre càileachd cumhachd deichean de uat.

Cumhachdach dà-thaobhach arrays de diodes a ghineadh cumhachd na ceudan de mhìltean de uat.

Surface-emitting leusairean (VCSEL) emitting solas toradh sail càileachd ann an grunn milliwatts ceart-cheàrnach ri an truinnsear. Air an rèididheachd uachdar na fhuaimnear sgàthan thathar a 'cur ann an riochd fillidhean ann dynes ¼ tonn le diofar refractive Indices. Air an aon chip a dhèanamh ceudan leusairean, a tha a 'fosgladh suas an comas mòr-riochdachaidh.

C VECSEL leusairean Optical lùth a-steach agus taobh a-muigh ath-fhuaimnear comasach chruthachadh a sail de dheagh cumhachd grunn Watts aig modh sabaid len.

Obair semiconductor leusair eòlaichean steall uisge-seòrsa stèidhichte air eadar-ghluasad taobh a-staigh na còmhlain (an taca ri na interband). Tha iad sin a innealan-mach ann am meadhan sgìre den speactram fo-dhearg, uaireannan ann an terahertz raon. Tha iad a 'cleachdadh, mar eisimpleir, mar gas analyzers.

Semiconductor leusairean: an iarrtais agus na prìomh roinnean de

Àrd-cumhachd diode leusairean le mòr dealain a phumpadh aig Meadhanach voltages gan cleachdadh mar dhòigh solar lùtha àrd-choileanadh cruaidh staid leusairean.

Semiconductor leusairean urrainn obrachadh ann an raon mòr de Tricead a gabhail a-steach faicsinneach, faisg air fo-dhearg agus meadhan fo-dhearg phàirt den speactram. Innealan a chruthachadh airson atharrachadh cuideachd izducheniya tric.

Laser diodes dòcha atharrachadh gu luath agus modulate Optical an cumhachd a tha air a chleachdadh ann an conaltradh fibre optic lines transmitters.

Na feartan sin air a dhèanamh semiconductor leusairean a tha teicneòlas as cudromaiche seòrsa maser. Tha iad air a chleachdadh:

• a telemetry sensaran, pyrometers, Optical altimeter, rangefinders, seallaidhean, holography;
• ann an snàithleach Optical sgaoilidh siostaman agus stòradh dàta, ciallach shiostaman conaltraidh;
• leusair clò-bhualadairean, bhidio proiseactaran, Pointers, bar code sganair, ìomhaigh sganair, chluicheadairean CD-(DVD, CD, Blu-Ray);
• ann an siostaman tèarainteachd de eòlaichean cryptography, fèin-ghluasad, comharran;
• ann Optical metrology agus spectroscopy;
• ann an obair-lannsa, fiaclaireachd, cosmetology, leigheas;
• uisge purification, stuth a 'làimhseachadh, a' spùtadh an staid chruaidh leusairean, smachd ceimigeach ann an gnìomhachais Seòrsachadh, innealan gnìomhachais, Ignition siostaman, agus adhair shiostaman dìon.

Pulse toradh

As semiconductor leusair a 'gineadh leantainneach sail. Air sgàth a 'gheàrr-còmhnaidh àm electrons ann an conduction ìre nach eil iad air leth freagarrach airson a' gineadh Q-chur bhuillean, ach quasi-leantainneach modh-obrachaidh urrainn meudachadh mòr air an gineadair eòlaichean cumhachd. A thuilleadh air sin, semiconductor leusairean a dh'fhaodadh a bhith air a chleachdadh airson a 'ghinealach de ultrashort Pulse modh-glaiste no' suidseadh na buannachd. Cumhachd cuibheasach goirid bhuillean, mar as trice cuingealaichte ri beagan milliwatts ach a-mhàin VECSEL-optically phumpadh leusairean, a tha a 'cur a-mach wattage thomhas picosecond buillean le tricead ann an deichean de gigahertz.

Atharrachaidh agus togalach a dhèanamh seasmhach

Tha brath goirid ann an àite-còmhnaidh electron conduction còmhlan de semiconductor leusairean a tha an comas modulate an àrd-tricead a tha VCSEL-leusairean nas àirde na 10 GHz. Tha e air a bhith air a chleachdadh ann an tar-chur an dàta Optical, spectroscopy, leusair togalach a dhèanamh seasmhach.