የሴሚኮንዳክተር ሌዘር ልብ: የፒኤን መገናኛን መረዳት

በኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ ቴክኖሎጂ ፈጣን እድገት ሴሚኮንዳክተር ሌዘር እንደ መገናኛዎች፣ የህክምና መሳሪያዎች፣ የሌዘር ክልል፣ የኢንዱስትሪ ማቀነባበሪያ እና የሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ ባሉ መስኮች ሰፊ መተግበሪያዎችን አግኝተዋል። በዚህ ቴክኖሎጂ እምብርት ላይ የፒኤን መስቀለኛ መንገድ ነው, እሱም ወሳኝ ሚና የሚጫወተው - እንደ የብርሃን ምንጭ ብቻ ሳይሆን የመሳሪያው አሠራር መሰረት ነው. ይህ ጽሑፍ በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ውስጥ ያለውን የፒኤን መጋጠሚያ አወቃቀሩን, መርሆዎችን እና ቁልፍ ተግባራትን ግልጽ እና አጭር መግለጫ ይሰጣል.

1. ፒኤን መገናኛ ምንድን ነው?

የፒኤን መጋጠሚያ በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር እና በኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር መካከል የሚፈጠረው በይነገጽ ነው።

ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር እንደ ቦሮን (ቢ) ባሉ ተቀባይ ቆሻሻዎች ተሞልቷል ፣ ይህም ቀዳዳዎችን አብዛኛዎቹ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ያደርገዋል።

የኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር በለጋሽ ቆሻሻዎች ለምሳሌ እንደ ፎስፈረስ (P) የተጨመረ ሲሆን ይህም ኤሌክትሮኖችን አብላጫውን ተሸካሚ ያደርገዋል።

የፒ-አይነት እና የኤን-አይነት ቁሳቁሶች ሲገናኙ, ከኤን-ክልል ኤሌክትሮኖች ወደ ፒ-ክልል ይሰራጫሉ, እና ከ P-ክልል ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች ወደ ኤን-ክልል ይሰራጫሉ. ይህ ስርጭቱ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች እንደገና የሚቀላቀሉበት የመሟጠጥ ክልልን ይፈጥራል፣ በውስጡም አብሮገነብ እምቅ ማገጃ በመባል የሚታወቀው ውስጣዊ የኤሌክትሪክ መስክ የሚፈጥሩ የተሞሉ ionዎችን ትቶ ይሄዳል።

2. የ PN Junction በሌዘር ውስጥ ያለው ሚና

(1) ተሸካሚ መርፌ

ሌዘር በሚሠራበት ጊዜ የፒኤን መጋጠሚያ ወደ ፊት የተዛባ ነው-የ P-ክልል ከአዎንታዊ ቮልቴጅ ጋር, እና N-region ከአሉታዊ ቮልቴጅ ጋር የተገናኘ ነው. ይህ ውስጣዊ የኤሌክትሪክ መስክን ይሰርዛል, ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ወደ መገናኛው ውስጥ ወደ ንቁ ክልል ውስጥ እንዲገቡ ያስችላቸዋል, እንደገና ሊጣመሩ ይችላሉ.

(2) ቀላል ልቀት፡- አነቃቂ ልቀት መነሻ

በንቃት ክልል ውስጥ, የተከተቡ ኤሌክትሮኖች እና ጉድጓዶች እንደገና ይዋሃዳሉ እና ፎቶኖች ይለቀቃሉ. መጀመሪያ ላይ ይህ ሂደት ድንገተኛ ልቀት ነው, ነገር ግን የፎቶን እፍጋቱ እየጨመረ ሲሄድ, ፎቶኖች ተጨማሪ የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ውህደትን ሊያነቃቁ ይችላሉ, ይህም ተጨማሪ ፎቶኖች በተመሳሳይ ደረጃ, አቅጣጫ እና ኃይል ይለቀቃሉ - ይህ ይበረታታል.

ይህ ሂደት የሌዘርን መሠረት ይመሰርታል (ብርሃን ማጉላት በተነቃቃ የጨረር ልቀት)።

(3) ማግኘት እና የሚያስተጋባ ጉድጓዶች የሌዘር ውፅዓት ይመሰርታሉ

የተቀሰቀሰ ልቀት ለማጉላት ሴሚኮንዳክተር ሌዘር በፒኤን መጋጠሚያ በሁለቱም በኩል የሚያስተጋባ ጉድጓዶችን ያጠቃልላል። በጠርዝ አመንጪ ሌዘር ውስጥ፣ ለምሳሌ፣ ብርሃን ወደ ፊት እና ወደ ፊት ለማንፀባረቅ የተከፋፈለ ብራግ አንጸባራቂ (DBRs) ወይም የመስታወት ሽፋኖችን በመጠቀም ማሳካት ይቻላል። ይህ ማዋቀር የተወሰነ የብርሃን የሞገድ ርዝመት እንዲጨምር ያስችላል፣ በመጨረሻም ከፍተኛ ወጥነት ያለው እና አቅጣጫ ያለው የሌዘር ውፅዓት ያስገኛል።

3. የፒኤን መገናኛ አወቃቀሮች እና የንድፍ ማመቻቸት

እንደ ሴሚኮንዳክተር ሌዘር ዓይነት የፒኤን መዋቅር ሊለያይ ይችላል፡-

ነጠላ ሄትሮጅን (SH)፦
የ P-region, N-region እና ንቁ ክልል ከተመሳሳይ ቁሳቁስ የተሠሩ ናቸው. የመልሶ ማዋሃድ ክልል ሰፊ እና ብዙም ውጤታማ አይደለም.

ድርብ መለካት (DH):
ጠባብ የባንድጋፕ ገባሪ ንብርብር በፒ- እና ኤን-ክልሎች መካከል ተቀምጧል። ይህ ሁለቱንም ተሸካሚዎችን እና ፎቶኖችን ይገድባል ፣ ይህም ውጤታማነትን በእጅጉ ያሻሽላል።

የኳንተም ጉድጓድ መዋቅር፡
የኳንተም እገዳ ተፅእኖዎችን ለመፍጠር፣የገደብ ባህሪያትን እና የመቀየሪያ ፍጥነትን ለመፍጠር እጅግ በጣም ቀጭን ንቁ ንብርብር ይጠቀማል።

እነዚህ አወቃቀሮች ሁሉም የተነደፉት በፒኤን መጋጠሚያ ክልል ውስጥ የአገልግሎት አቅራቢ መርፌን፣ መልሶ ማዋሃድ እና የብርሃን ልቀትን ውጤታማነት ለማሳደግ ነው።

4. መደምደሚያ

የፒኤን መጋጠሚያ በእውነቱ የሴሚኮንዳክተር ሌዘር "ልብ" ነው. ወደፊት አድልዎ ስር ተሸካሚዎችን በመርፌ መወጋት መቻሉ ለሌዘር ማመንጨት መሰረታዊ ቀስቅሴ ነው። ከመዋቅር ንድፍ እና የቁሳቁስ ምርጫ እስከ ፎቶን ቁጥጥር ድረስ የሙሉ ሌዘር መሳሪያ አፈጻጸም የፒኤን መገናኛን በማመቻቸት ላይ ያተኩራል።

የኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ ቴክኖሎጂዎች ወደፊት እየገፉ ሲሄዱ, የፒኤን መጋጠሚያ ፊዚክስ ጥልቅ ግንዛቤ የሌዘር አፈፃፀምን ከማሳደጉም በላይ ለቀጣዩ ትውልድ ከፍተኛ ኃይል, ከፍተኛ ፍጥነት እና አነስተኛ ዋጋ ያለው ሴሚኮንዳክተር ሌዘር እድገት ጠንካራ መሰረት ይጥላል.