Pẹlu idagbasoke iyara ti imọ-ẹrọ optoelectronic, awọn laser semikondokito ti rii awọn ohun elo ibigbogbo ni awọn aaye bii awọn ibaraẹnisọrọ, ohun elo iṣoogun, iwọn laser, sisẹ ile-iṣẹ, ati ẹrọ itanna olumulo. Ni ipilẹ ti imọ-ẹrọ yii wa ni ipade PN, eyiti o ṣe ipa pataki — kii ṣe gẹgẹbi orisun itujade ina nikan ṣugbọn tun gẹgẹbi ipilẹ iṣẹ ẹrọ naa. Nkan yii n pese alaye ti o han gedegbe ati ṣoki ti eto, awọn ipilẹ, ati awọn iṣẹ bọtini ti ipade PN ni awọn lasers semikondokito.
1. Kí ni a PN Junction?
Iparapọ PN ni wiwo ti a ṣẹda laarin iru-iṣẹ semikondokito P-iru ati iru alamọdaju N-iru kan:
P-Iru semikondokito ti wa ni doped pẹlu acceptor impurities, gẹgẹ bi awọn boron (B), ṣiṣe awọn ihò awọn poju idiyele ẹjẹ.
N-iru semikondokito ti wa ni doped pẹlu olugbeowosile impurities, gẹgẹ bi awọn irawọ owurọ (P), ṣiṣe awọn elekitironi awọn julọ ngbe.
Nigbati awọn ohun elo P-type ati awọn ohun elo N ti wa ni olubasọrọ, awọn elekitironi lati N-agbegbe ti ntan sinu P-ekun, ati awọn ihò lati P-ekun tan kaakiri sinu N-ekun. Itankale yii ṣẹda agbegbe idinku kan nibiti awọn elekitironi ati awọn iho tun darapọ, nlọ sile awọn ions ti o gba agbara ti o ṣẹda aaye ina mọnamọna ti inu, ti a mọ bi idena ti o pọju ti a ṣe sinu.
2. Awọn ipa ti awọn PN Junction ni lesa
(1) Abẹrẹ ti ngbe
Nigba ti lesa nṣiṣẹ, PN ipade ti wa ni siwaju abosi: awọn P-ekun ti wa ni ti sopọ si kan rere foliteji, ati awọn N-ekun to kan odi foliteji. Eyi fagile aaye ina inu inu, gbigba awọn elekitironi ati awọn iho lati wa ni itasi sinu agbegbe ti nṣiṣe lọwọ ni ipade, nibiti wọn le ṣe atunto.
(2) Imujade Imọlẹ: Ipilẹṣẹ ti itujade ti o ni itusilẹ
Ni agbegbe ti nṣiṣe lọwọ, awọn elekitironi itasi ati awọn iho tun darapọ ati tu awọn fọto silẹ. Ni ibẹrẹ, ilana yii jẹ itujade lẹẹkọkan, ṣugbọn bi iwuwo photon ṣe n pọ si, awọn photons le ṣe alekun isọdọtun-iho elekitironi siwaju sii, itusilẹ awọn fọto afikun pẹlu ipele kanna, itọsọna, ati agbara — eyi ni itujade.
Ilana yii jẹ ipilẹ ti lesa (Imudara Imọlẹ nipasẹ Imujade Imujade ti Radiation).
(3) Ere ati Resonant Cavities Fọọmù lesa wu
Lati mu itujade ti o ru soke, awọn lasers semikondokito pẹlu awọn cavities resonant ni ẹgbẹ mejeeji ti ipade PN. Ni awọn lasers eti-emitting, fun apẹẹrẹ, eyi le ṣee ṣe ni lilo Pipin Bragg Reflectors (DBRs) tabi awọn ideri digi lati ṣe afihan ina pada ati siwaju. Iṣeto yii ngbanilaaye awọn iwọn gigun kan pato ti ina lati pọ si, nikẹhin ti o yọrisi isọpọ giga ati iṣelọpọ laser itọsọna.
3. Awọn ọna Ijọpọ PN ati Iṣapejuwe Apẹrẹ
Da lori iru laser semikondokito, eto PN le yatọ:
Ẹyọkan Heterojunction (SH):
Agbegbe P-agbegbe, N-agbegbe, ati agbegbe ti nṣiṣe lọwọ jẹ ohun elo kanna. Agbegbe atunkopọ jẹ gbooro ati pe ko ṣiṣẹ daradara.
Ilọpo meji (DH):
A dín bandgap lọwọ Layer ti wa ni sandwiched laarin awọn P- ati N-ẹkun. Eyi ni ihamọ mejeeji awọn gbigbe ati awọn photon, ni ilọsiwaju ṣiṣe ni pataki.
Ilana Daradara Kuatomu:
Nlo Layer ti nṣiṣe lọwọ olekenka lati ṣẹda awọn ipa atimọle kuatomu, imudara awọn abuda ala ati iyara awose.
Gbogbo awọn ẹya wọnyi ni a ṣe apẹrẹ lati jẹki imunadoko ti abẹrẹ ti ngbe, isọdọtun, ati itujade ina ni agbegbe ipade PN.
4. Ipari
Iparapọ PN jẹ otitọ “okan” ti lesa semikondokito kan. Agbara rẹ lati abẹrẹ awọn gbigbe labẹ irẹjẹ iwaju jẹ okunfa ipilẹ fun iran laser. Lati apẹrẹ igbekalẹ ati yiyan ohun elo si iṣakoso photon, iṣẹ ṣiṣe ti gbogbo ẹrọ ina lesa wa ni ayika iṣapeye ipade PN.
Bi awọn imọ-ẹrọ optoelectronic ti n tẹsiwaju lati ni ilọsiwaju, oye ti o jinlẹ ti fisiksi junction PN kii ṣe imudara iṣẹ laser nikan ṣugbọn tun gbe ipilẹ to lagbara fun idagbasoke iran atẹle ti agbara-giga, iyara giga, ati iye owo kekere awọn lasers semikondokito.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Karun-28-2025