نام فایل : ليزرهای نيمرسانا

فرمت : .ppt

تعداد صفحه/اسلاید : 18

حجم : 5 مگابایت

ليزرهای نيمرسانا
اساس کار لیزرهای نیمرسانا
ماده نيمرسانا
+
بهره اپتيكي براي جبران اتلافها بقدر كافي قوي باشد
براي نور به صورت يك مشدد اپتيكي پسخور فراهم شود
ليزر نيمرسانا
آلايش
در نيمرساناي ذاتي كه هيچ ناخالصي نداشته باشد تعداد الكترونهاي نوار رسانش هميشه با تعداد حفره هاي نوار ظرفيت برابرند
اگريك اتم با يك الكترون اضافي به صورت ناخالصي اضافه شود:
نيم رساناي نوع n
ناخالصي يك الكترون به تراز رسانش مي بخشد(Donor)
اگريك اتم با يك الكترون كمتر به صورت ناخالصي اضافه شود:
نيم رساناي نوع p
ناخالصي يك الكترون از تراز ظرفيت مي گيريد(Acceptor)
اتصالهاي p-n و پيشقدر دهي (Biasing)
هرگاه يك نيم رساناي نوع n به يك نيم رساناي نوع p متصل شود اتصال p-n تشكيل مي يابد.
به الكترونها در جايگاه n و به حفره ها در جايگاه p حاملهاي اكثريت گفته مي شود
به حفره ها در جايگاه n و به الكترونها در جايگاه p حاملهاي اقليت گفته مي شود
حفره ها از منطقه هاي نزديك به اتصال نوع p به علت وجود گراديان غلظت به طرف نوع n پخش مي‌شوند. فاصله اي كه حاملها پيش از تركيب دوباره پخش مي شوند از رابطه زير بدست مي آيد
جابجايي نوارها چنان است كه پتانسيل شيميايي در طول اتصال ثابت است.
هرگاه يك ولتاژ خارجي به محل اتصال p-n اعمال شود تعادل از بين مي رود و جرياني به راه مي افتد.
اگر منطقه p به قطب مثبت و منطقه n به قطب منفي منبع خارجي بسته شود گويند كه اتصال به صورت بایاس مستقیم است
در اين حالت چون ميدان خارجي در خلاف جهت ميدان داخلي است مقدار پتانسيل داخلي كاهش مي يابد.
سد پتانسيل كاهش يافته ديگر نمي تواند مانع عبور حاملهاي اكثريت از اتصال شود و يك جريان برقرار مي شود.
اگر منطقه n به قطب مثبت و منطقه p به قطب منفي منبع خارجي بسته شود كه اتصال دارای بایاس معكوس است
سد پتانسيل داخلي افزايش مي يابد و مانع ادامه جريان مي شود.
ليزر نيمرسانا
غلظتهاي آلايش را مي توان به حدي افزايش داد كه پتانسيل شيميايي در منطقه n بالاي نوار رسانش و در منطقه p زير نوار ظرفيت قرار گيرد
بایاس مستقیم در اين چنين اتصالي منجر به تزريق الكترونها و حفره ها در منطقه تهي شده و باعث واروني جمعيت مي شود.
در اين منطقه تهي كه به آن لايع فعال هم گفته مي شود الكترونها و حفره ها باز تركيب تابشي مي يابند و انرژي اضافي خود را به صورت نور گسيل مي كنند. به چنين وسيله اي ديود نور گسيل (LED) مي گويند.
تقويت نور يكي از نتيجه هاي سازو كار پرشدگي نوار در منطقه فعال است. حالتهاي نوار رسانش از الكترونها پر مي شوند و حالتهاي نوار ظرفيت پر از حفره هستند ( جمعيت معكوس).
هرگاه اين گسيل خود به خود با بازتابش جزئي در انتهاهاي تراش يافته وسيله پسخور مثبت دريافت كند و اگر اين نور براي جبران اتلافها به اندازه كافي تقويت شود اتصال p-n به صورت يك ديود ليزر نيمرسانا عمل مي كند
هرگاه هر دو مناطق n و p از يك ماده باشند ليزر هم پيوندگاه ناميده مي شود.
سطوح انتهايي معمولا لايه گذاري نشده اند و بازتابندگي طبيعي پسخور لازم براي عمل ليزر را فراهم مي كند.گسيل از سرتاسر مساحت اتصال صورت مي گيرد و به سبب نشت حاملها و نور از منطقه حامل، چشمه هاي نور چندان كارايي نيستند.
در ليزرهاي چند پيوند گاهي از حبس حاملها و موجبري اپتيكي در چند ساختار سود جسته مي شود.
لايه فعال لايه اي نازك از GaAs بين يك لايه نوع p و يك لايه نوع n از Alx Ga1-x As است.
گاف نوار بزرگتر AlGaAs نسبت به GaAs منجر به حبس حاملها در لايه فعال مي شود. علاوه بر اين ضريب شكست GaAs بيشتر از AlGaAs است كه منجر به حبس تابش در GaAs مي شود.
دایود لیزرهای آرایه‌ای

ویژگی‌های لیزرهای نیمرسانا
حساس به الکتریسته ساکن
حساس به دما
آستیگماتیزم
جریان آستانه لیزر
ولتاژ پایین
ولتاژ: بین 2تا 5 ولت
جریان: تا 50 آمپر
Pin
Pout
کاربردهای لیزرهای نیمرسانا
Medical
Hair removal
Skin resurfacing
Ophthalmic surgery
Dental surgery
Orthopedic surgery
Laser Pumping
Solid State Laser pumping
End pumping
....