ດ້ວຍການພັດທະນາຢ່າງໄວວາຂອງເຕັກໂນໂລຊີ optoelectronic, lasers semiconductor ໄດ້ພົບເຫັນການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດເຊັ່ນ: ການສື່ສານ, ອຸປະກອນການແພດ, ລະດັບ laser, ການປຸງແຕ່ງອຸດສາຫະກໍາ, ແລະເອເລັກໂຕຣນິກບໍລິໂພກ. ຫຼັກໆຂອງເທັກໂນໂລຍີນີ້ແມ່ນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN, ເຊິ່ງມີບົດບາດສໍາຄັນ - ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນແຫຼ່ງຂອງການປ່ອຍແສງ, ແຕ່ຍັງເປັນພື້ນຖານຂອງການເຮັດວຽກຂອງອຸປະກອນ. ບົດຄວາມນີ້ໃຫ້ພາບລວມທີ່ຊັດເຈນແລະຊັດເຈນກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງ, ຫຼັກການ, ແລະຫນ້າທີ່ທີ່ສໍາຄັນຂອງ PN junction ໃນ lasers semiconductor.
1. PN Junction ແມ່ນຫຍັງ?
A PN junction ແມ່ນສ່ວນຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງ P-type semiconductor ແລະ N-type semiconductor:
P-type semiconductor ແມ່ນ doped ກັບ impurities ຮັບ, ເຊັ່ນ: boron (B), ເຮັດໃຫ້ຮູຂຸມຂົນສ່ວນໃຫຍ່ຮັບຜິດຊອບ.
N-type semiconductor ແມ່ນ doped ກັບ impurities ຜູ້ໃຫ້ທຶນ, ເຊັ່ນ phosphorus (P), ເຮັດໃຫ້ເອເລັກໂຕຣນິກເປັນຕົວນໍາສ່ວນໃຫຍ່.
ເມື່ອວັດສະດຸ P-type ແລະ N-type ຖືກນໍາມາຕິດຕໍ່, ເອເລັກໂຕຣນິກຈາກ N-region ກະຈາຍເຂົ້າໄປໃນ P-region, ແລະຮູຈາກ P-region ກະຈາຍໄປສູ່ N-region. ການແຜ່ກະຈາຍນີ້ສ້າງພື້ນທີ່ການເສື່ອມໂຊມທີ່ອິເລັກໂທຣນິກ ແລະຮູລວມເຂົ້າກັນ, ເຊິ່ງປະໄວ້ທາງຫຼັງຂອງໄອອອນທີ່ມີຄ່າທີ່ສ້າງສະໜາມໄຟຟ້າພາຍໃນ, ເອີ້ນວ່າເປັນສິ່ງກີດຂວາງທີ່ມີທ່າແຮງໃນຕົວ.
2. ບົດບາດຂອງ PN Junction ໃນ Lasers
(1) ການສີດພົ່ນ
ເມື່ອເລເຊີເຮັດວຽກ, ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN ມີຄວາມລໍາອຽງຕໍ່ຫນ້າ: P-region ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຮງດັນທາງບວກ, ແລະພາກພື້ນ N ກັບແຮງດັນທາງລົບ. ນີ້ຍົກເລີກການພາກສະຫນາມໄຟຟ້າພາຍໃນ, ອະນຸຍາດໃຫ້ເອເລັກໂຕຣນິກແລະຮູທີ່ຈະສີດເຂົ້າໄປໃນພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ໃນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່, ບ່ອນທີ່ເຂົາເຈົ້າມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະ recombine.
(2) ການປ່ອຍອາຍພິດແສງສະຫວ່າງ: ຕົ້ນກໍາເນີດຂອງການປ່ອຍອາຍພິດກະຕຸ້ນ
ໃນພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ສັກຢາເອເລັກໂຕຣນິກແລະຮູ recombine ແລະປ່ອຍ photons. ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ຂະບວນການນີ້ແມ່ນການປ່ອຍອາຍພິດ spontaneous, ແຕ່ຍ້ອນວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ photon ເພີ່ມຂຶ້ນ, photons ສາມາດກະຕຸ້ນການປະສົມຮູ electron ຕື່ມອີກ, ການປ່ອຍ photons ເພີ່ມເຕີມທີ່ມີໄລຍະດຽວກັນ, ທິດທາງ, ແລະພະລັງງານ - ນີ້ແມ່ນການກະຕຸ້ນການປ່ອຍອາຍພິດ.
ຂະບວນການນີ້ປະກອບເປັນພື້ນຖານຂອງເລເຊີ (ການຂະຫຍາຍແສງສະຫວ່າງໂດຍການກະຕຸ້ນການປ່ອຍອາຍພິດຂອງລັງສີ).
(3) Gain and Resonant Cavities Form Laser Output
ເພື່ອຂະຫຍາຍການປ່ອຍອາຍພິດທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ, ເລເຊີ semiconductor ປະກອບມີຮູດັງຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນ lasers emitting ຂອບ, ນີ້ສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍໃຊ້ Distributed Bragg Reflectors (DBRs) ຫຼືການເຄືອບກະຈົກເພື່ອສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນແສງສະຫວ່າງກັບຄືນໄປບ່ອນແລະດັງນີ້ຕໍ່ໄປ. ການຕັ້ງຄ່ານີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ຂະຫຍາຍຄວາມຍາວຄື້ນສະເພາະຂອງແສງໄດ້, ໃນທີ່ສຸດເຮັດໃຫ້ຜົນຜະລິດເລເຊີທີ່ສອດຄ່ອງກັນສູງ ແລະທິດທາງ.
3. PN Junction Structures and Design Optimization
ອີງຕາມປະເພດຂອງເລເຊີ semiconductor, ໂຄງສ້າງ PN ອາດຈະແຕກຕ່າງກັນ:
Heterojunction ດຽວ (SH):
P-region, N-region, ແລະພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸດຽວກັນ. ພາກພື້ນ recombination ແມ່ນກວ້າງແລະປະສິດທິພາບຫນ້ອຍ.
Double Heterojunction (DH):
ຊັ້ນການເຄື່ອນໄຫວຂອງ bandgap ແຄບກວ່າແມ່ນໄດ້ຖືກ sandwiched ລະຫວ່າງ P- ແລະ N-regions. ນີ້ຈໍາກັດທັງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການແລະໂຟຕອນ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ໂຄງສ້າງ Quantum Well:
ໃຊ້ຊັ້ນການເຄື່ອນໄຫວທີ່ບາງສຸດເພື່ອສ້າງຜົນກະທົບການກັກຂັງ quantum, ປັບປຸງຄຸນລັກສະນະຂອງເກນ ແລະຄວາມໄວຂອງໂມດູນ.
ໂຄງສ້າງເຫຼົ່ານີ້ຖືກອອກແບບທັງໝົດເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງການສີດພົກພາ, ການປະສົມຄືນ, ແລະການປ່ອຍອາຍພິດແສງສະຫວ່າງໃນພາກພື້ນ PN junction.
4. ບົດສະຫຼຸບ
ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN ແມ່ນ "ຫົວໃຈ" ຂອງເລເຊີ semiconductor ແທ້ໆ. ຄວາມສາມາດໃນການສີດຜູ້ຂົນສົ່ງພາຍໃຕ້ຄວາມລໍາອຽງຕໍ່ຫນ້າແມ່ນຜົນກະທົບຕໍ່ພື້ນຖານຂອງການຜະລິດເລເຊີ. ຈາກການອອກແບບໂຄງສ້າງແລະການຄັດເລືອກວັດສະດຸໄປສູ່ການຄວບຄຸມ photon, ການປະຕິບັດຂອງອຸປະກອນ laser ທັງຫມົດ revolves ກ່ຽວກັບການ optimizing PN junction.
ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຢີ optoelectronic ສືບຕໍ່ກ້າວຫນ້າ, ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບຟີຊິກຂອງ PN junction ບໍ່ພຽງແຕ່ເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເລເຊີເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງສ້າງພື້ນຖານອັນຫນັກແຫນ້ນສໍາລັບການພັດທະນາຂອງເລເຊີ semiconductor ທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ຄວາມໄວສູງ, ແລະລາຄາຖືກ.
ເວລາປະກາດ: 28-05-2025