क्या आप सेमीकंडक्टर लेज़रों के बारे में जानते हैं? (भाग 2)

सेमीकंडक्टर लेजर सहसंबंध भाग 2।

लेजर आधुनिक लेजर मशीनिंग सिस्टम में आवश्यक मुख्य घटकों में से एक है। लेजर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, लेजर भी लगातार विकसित हो रहा है, कई नए लेजर हैं।

डोप्ड सेमीकंडक्टर लेजर

आज की डिजिटल दुनिया में सेमीकंडक्टर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि वे अपने क्रिस्टल लैटिस में अशुद्धियों को डालकर अपने विद्युत गुणों को बदल सकते हैं, इस प्रक्रिया को डोपिंग के रूप में जाना जाता है।

अर्धचालकों में अशुद्धियों का प्रतिरोधकता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। जब एक अर्धचालक में एक ट्रेस अशुद्धता जोड़ दी जाती है, तो अशुद्धता परमाणु के पास आवधिक संभावित क्षेत्र परेशान होता है और एक अतिरिक्त बाध्य स्थिति बनती है, जिसके परिणामस्वरूप बैंड अंतराल में एक अतिरिक्त अशुद्धता स्तर होता है। उदाहरण के लिए, जब फॉस्फोरस, आर्सेनिक और एंटीमनी जैसे अशुद्धता परमाणुओं को चतुर्धातुक तत्व जर्मेनियम या सिलिकॉन क्रिस्टल में जोड़ा जाता है, अशुद्धता परमाणु, जाली के अणु के रूप में, इसके पांच वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में से चार आसपास के साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाते हैं जर्मेनियम (या सिलिकॉन) परमाणु, और एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन अशुद्धता परमाणु से बंधा होता है, जिससे हाइड्रोजन जैसा ऊर्जा स्तर पैदा होता है। अशुद्धता का स्तर निषिद्ध बैंड के ऊपर और चालन बैंड के नीचे स्थित है। अशुद्धता स्तर पर इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में चालन बैंड के लिए आसानी से उत्तेजित होते हैं। इलेक्ट्रॉन वाहक प्रदान करने वाली अशुद्धि को दाता कहा जाता है, और संबंधित ऊर्जा स्तर को दाता स्तर कहा जाता है।

अर्धचालकों की चालन विशेषताओं पर आंतरिक अर्धचालकों की अशुद्धता एकाग्रता और ध्रुवीयता का बहुत प्रभाव पड़ता है। अपमिश्रित अर्धचालक को बाह्य अर्धचालक कहा जाता है।

डोप्ड अर्धचालक: अशुद्धता अर्धचालक को प्रसार प्रक्रिया द्वारा आंतरिक अर्धचालक में उपयुक्त अशुद्धता तत्वों की एक छोटी संख्या मिलाकर प्राप्त किया जाता है।

पी-टाइप सेमीकंडक्टर लेजर: क्रिस्टल जालक में सिलिकॉन परमाणुओं के स्थान पर एक त्रिसंयोजी तत्व (जैसे बोरॉन) को मिलाकर एक शुद्ध सिलिकॉन क्रिस्टल बनाया जाता है।

बहुसंख्यक वाहक: पी-प्रकार के अर्धचालकों में, छिद्रों की सांद्रता मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता से अधिक होती है, जिन्हें बहुसंख्यक वाहक या पॉली वाहक के रूप में जाना जाता है।

अल्पसंख्यक वाहक: पी-प्रकार के अर्धचालकों में, मुक्त इलेक्ट्रॉन अल्पसंख्यक वाहक होते हैं, या लघु के लिए अल्पसंख्यक वाहक होते हैं।

स्वीकर्ता परमाणु: एक अशुद्धता परमाणु में एक रिक्ति इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करती है और इसे स्वीकर्ता परमाणु कहा जाता है।

पी-टाइप सेमीकंडक्टर की प्रवाहकीय विशेषताएं: यह छिद्रों द्वारा बिजली का संचालन करती है। जितनी अधिक अशुद्धियाँ जोड़ी जाती हैं, बहुभुजों (छिद्रों) की सघनता उतनी ही अधिक होती है और प्रवाहकीय प्रदर्शन उतना ही मजबूत होता है।

एन-टाइप सेमीकंडक्टर लेजर: क्रिस्टल जालक में सिलिकॉन परमाणुओं के स्थान पर पंचसंयोजी तत्व (जैसे फास्फोरस) को मिलाकर एक शुद्ध सिलिकॉन क्रिस्टल बनाया जाता है।

कई इलेक्ट्रॉन: एन-प्रकार के अर्धचालकों में, कई इलेक्ट्रॉन मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं।

अल्पसंख्यक: एन-प्रकार के अर्धचालकों में, अल्पसंख्यक छेद है।

दाता परमाणु: अशुद्धता परमाणु जो इलेक्ट्रॉनों का योगदान कर सकते हैं उन्हें दाता परमाणु कहा जाता है।

एन-प्रकार के अर्धचालकों की चालकता: जितनी अधिक अशुद्धियाँ जोड़ी जाती हैं, बहुभुजों (मुक्त इलेक्ट्रॉनों) की सांद्रता उतनी ही अधिक होती है और चालकता उतनी ही मजबूत होती है।

सेमीकंडक्टर लेजर डोपिंग

डोप की गई सामग्री के धनात्मक या ऋणात्मक आवेश के अनुसार, डोप की गई सामग्री को दाताओं और स्वीकर्ता में विभाजित किया जा सकता है। दाता परमाणुओं से वैलेंस इलेक्ट्रॉन (वैलेंस इलेक्ट्रॉन) डोप्ड सामग्री परमाणुओं के लिए वैलेंस इलेक्ट्रॉन सहसंयोजक होते हैं और इस प्रकार बंधे होते हैं। एक इलेक्ट्रॉन जो डोप की गई सामग्री के एक परमाणु से सहसंयोजक रूप से बंधा नहीं है, वह दाता परमाणु से कमजोर रूप से बंधा होता है, जिसे दाता इलेक्ट्रॉन भी कहा जाता है।

आंतरिक अर्धचालकों में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की तुलना में, दाता इलेक्ट्रॉनों द्वारा चालन बैंड में संक्रमण के लिए आवश्यक ऊर्जा कम होती है, और अर्धचालक सामग्री की जाली में स्थानांतरित करना और वर्तमान उत्पन्न करना आसान होता है। यद्यपि दाता इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करता है और चालन बैंड में कूदता है, यह आंतरिक अर्धचालक के रूप में एक विद्युत छिद्र नहीं छोड़ता है, और दाता परमाणु केवल इलेक्ट्रॉन खोने के बाद अर्धचालक सामग्री के क्रिस्टल जाली में तय होता है। इसलिए, अर्धचालक जो डोपिंग के कारण चालन प्रदान करने के लिए अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, उसे एन-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है, जहां एन नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों के लिए खड़ा होता है।

दाता के विपरीत, जब स्वीकर्ता परमाणु सेमीकंडक्टर जाली में प्रवेश करता है, क्योंकि अर्धचालक परमाणु की तुलना में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम होती है, तो यह एक समान रिक्ति लाएगा, और इस अतिरिक्त रिक्ति को विद्युत छिद्र माना जा सकता है। डोप्ड सेमीकंडक्टर को पी-टाइप सेमीकंडक्टर कहा जाता है, जहां पी सकारात्मक चार्ज छेद के लिए खड़ा होता है।

डोपिंग के प्रभाव को सिलिकॉन के आंतरिक अर्धचालक द्वारा चित्रित किया गया है। सिलिकॉन में चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं, और आमतौर पर सिलिकॉन में उपयोग की जाने वाली डोपिंग सामग्री में ट्रिवेलेंट और क्विनक्वेलेंट तत्व शामिल होते हैं। जब केवल तीन संयोजी इलेक्ट्रॉनों वाले त्रिसंयोजी तत्व, जैसे बोरॉन, को सिलिकॉन सेमीकंडक्टर्स में डोप किया जाता है, बोरॉन स्वीकर्ता की भूमिका निभाता है, और बोरॉन के साथ डोप किए गए सिलिकॉन सेमीकंडक्टर्स पी-टाइप सेमीकंडक्टर्स होते हैं। इसके विपरीत, यदि फॉस्फोरस (फास्फोरस) जैसे पेंटावैलेंट तत्वों को सिलिकॉन सेमीकंडक्टर में डोप किया जाता है, तो फॉस्फोरस डोनर की भूमिका निभाता है, और डोप्ड फॉस्फोरस सिलिकॉन सेमीकंडक्टर एन-टाइप सेमीकंडक्टर बन जाता है।

एक सेमीकंडक्टर सामग्री को दाता और स्वीकर्ता के साथ डोप किया जा सकता है, और यह कैसे तय किया जाए कि सेमीकंडक्टर एन-टाइप या पी-टाइप डोप्ड सेमीकंडक्टर पर निर्भर करता है, स्वीकर्ता छिद्रों की उच्च सांद्रता लाता है या दाता इलेक्ट्रॉनों की उच्च सांद्रता लाता है, अर्थात् अर्धचालक का "बहुमत वाहक" क्या है। बहुसंख्यक वाहक के विपरीत अल्पसंख्यक वाहक है। अर्धचालक घटकों के संचालन सिद्धांत के विश्लेषण के लिए अर्धचालकों में कुछ वाहकों का व्यवहार बहुत महत्वपूर्ण है।

इसके बारे में भाग 3 से और जानें

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