- •Конспект лекций
- •Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:
- •Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:
- •2 Внутреннее строение полупроводников
- •2.1 Примесная проводимость полупроводника
- •2.1.1 Донорная (электронная) проводимость
- •Большое количество положительных ионов
- •2.1.2 Акцепторная (дырочная) проводимость
- •Большое количество отрицательных ионов
- •2.2.2 Диффузионный ток
- •3 Контактные явления
- •3.1 P-n переход
- •3.1.1Обратное включение p-n перехода
- •3.1.2 Прямое включение p-n перехода
- •3.1.3 Вольт-амперная характеристика перехода. Выпрямляющий и омический контакты
- •3.2 Емкости p-n перехода
- •Диффузионная емкость
- •3.3 Пробой p-n перехода
- •Обратная ветвь вах при пробое:
- •Виды пробоев:
- •3.3.1 Тепловой пробой
- •3.3.2 Электрический пробой
- •Механизм туннельного пробоя:
- •4 Внутренний и внешний фотоэффект
- •4.1 Внутренний фотоэффект
- •4.2 Внешний фотоэффект
- •5 Пьезоэффект
- •6 Параметры диодов, транзисторов
- •Обозначение:
- •6.1 Буквенно-цифровое обозначение (бцо) диодов бцо диодов содержит 4 элемента:
- •6.2 Буквенно-цифровое обозначение стабилитронов бцо стабилитронов состоит из четырех элементов:
- •6.3 Бцо транзисторов
- •7 Лазеры
- •7.1 Принцип работы лазера
- •7.2 Особенности лазерного излучения
- •7.3 Лазеры на гетероструктурах
- •Применение гетеропереходов:
- •7.4 Применение лазеров
- •Литература
Применение гетеропереходов:
а) Гетеропереходы n-n+ и p-p+ применяются для создания:
сверхскоростных интегральных микросхем;
малошумящих сверхвысокочастотных полевых транзисторов, которые используются в системах спутникового телевидения.
б) Свойство односторонней инжекции в p-n гетеропереходе используется для создания биполярных гетероструктурных транзисторов, на основе которых работают усилители в мобильных телефонах.
в) Солнечные элементы на основе гетероструктур широко используются в космосе (космическая станция «Мир» проработала на таких солнечных элементах 15 лет, пока не была затоплена в океане).
г) С помощью гетероструктур можно изменять параметры полупроводниковых кристаллов (ширину запрещенной зоны, эффективную массу НЗ и их подвижность, показатель преломления, энергетический спектр и т.д.), т.е. искусственно создавать новые типы полупроводников – гетерополупроводники.
7.4 Применение лазеров
а) Полупроводниковые лазеры на основе двойных гетероструктур (ДГС), работающие при комнатной температуре, т.е. не требующие охлаждения, стали основой волоконно-оптической связи. Волоконные световоды представляют собой кабели из специального стекла или прозрачной пластмассы и обладают высокой прозрачностью и очень малым затуханием лазерного луча. Если к волоконному световоду присоединить с одного конца полупроводниковый лазер, а с другого – фотоприемник, то получится волоконно-оптическая линия связи. Волоконные световоды позволяют экономить цветные металлы, из которых производятся обычные металлические кабели, имеют малую массу, не подвержены коррозии, не окисляются.
б) Лазер на основе ДГС присутствует почти в каждом доме в виде проигрывателя лазерных компакт-дисков (CD), являясь устройством считывания информации с диска.
в) Лазеры на гетероструктурах используют для преобразования инфракрасного излучения (невидимого) в видимое (например, зеленое).
г) Лазерные диоды на основе гетероструктур широко используются в:
дисплеях;
современных светофорах;
устройствах декодирования товарных ярлыков;
лампах тормозного освещения в автомобилях;
лазерных указках.
д) Лазерные лучи применяются:
для точных геодезических измерений;
для сварки;
для резки сверхпрочных материалов и пробивания отверстий;
для изготовления микросхем.
е) Лазерное излучение используется:
в локаторах, имеющих гораздо бо̀льшую точность, чем радиолокатор;
при швартовке судов (лазерный лоцман).
ж) На использовании лазерного излучения основана голография (область науки, занимающаяся получением объемных изображений). Примером голографии может служить стереофильм.
з) Лазеры эффективно применяются в медицине:
в качестве скальпеля (Лазерным скальпелем можно делать «бескровные» операции, т.к. световое излучение попутно еще и «прижигает» кровеносные сосуды. Такой скальпель не требует стерилизации, воздействие его на ткань происходит очень быстро и безболезненно);
для лечения глазных болезней (с помощью лазера приваривают к глазному дну отслоившуюся сетчатку, удаляют катаракту, выжигают глазные опухоли, лечат глаукому);
в стоматологии лазер используется в качестве бормашины (действует быстрее и безболезненно, избирательно разрушает пораженную кариесом зубную ткань);
в терапии (эффективное лечение лазером незаживающих ран, переломов, очищение кровеносных сосудов от холестериновых бляшек и т.д.);
в хирургии с помощью лазерного луча дробят камни в почках на мелкие частички, которые выходят естественным путем, не доставляя человеку болезненных ощущений;
сверхкороткие импульсы лазерного излучения дают возможность изучать детали строения и функционирования молекул ДНК и, тем самым, влиять на процессы наследственности (с помощью лазерной технологии была получена клонированная овечка Долли);
большинство современной диагностической медицинской аппаратуры является лазерной.
и) Широкое применение нашли лазеры в военной промышленности:
приборы ночного видения;
дальномеры;
снайперские винтовки;
ракеты с лазерным наведением;
В г.Саров запущена лазерная установка «Искра-6», позволяющая моделировать в лабораторных условиях термоядерный взрыв. Таким образом, не надо производить дорогие и опасные для экологии ядерные испытания где-то в океане или под землей, тем более, что наша страна подписала договор о нераспространении ядерного оружия и о прекращении ядерных взрывов. Но изучать, проводить исследования термоядерной реакции в мирных и военных целях мы, в силу действия этого договора, тоже не могли. Теперь этот вопрос решен.
к) Активно использует лазеры шоу-бизнес (лазерные шоу).
л) С помощью лазеров изучается процесс фотосинтеза в растениях, т.е. преобразование солнечной энергии в химическую.
м) Широко распространены лазеры в компьютерной технике (лазерные принтеры, CD-ROMы) и т.д.