




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、 普通光源-自發(fā)輻射 激光光源-受激輻射一、簡(jiǎn)要介紹 激光又名鐳射 (Laser), 它的全名是“輻射的受激發(fā)射光放大”。(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)Chapter 24: 激光與固體中的電子8/12/202218/12/202221. Characteristics:方向性極好(發(fā)散角10 -4弧度)脈沖瞬時(shí)功率大(可達(dá)10 14瓦)空間相干性好,有的激光波面上 各個(gè)點(diǎn)都是相干光源。時(shí)間相干性好(10 - 8埃), 相干長(zhǎng)度可達(dá)幾十公里。單色性(相干性)極好亮度極高8/12/20223 按工作方式分 連續(xù)式
2、(功率可達(dá)104 W) 脈沖式(瞬時(shí)功率可達(dá)1014 W ) 按波長(zhǎng)分:極紫外可見(jiàn)光亞毫米 (100 n m ) (1.222 m m )2. Classification : 固體(如紅寶石Al2O3 ,YAG) 液體(如某些染料) 氣體(如He-Ne,CO2) 半導(dǎo)體(如砷化鎵 GaAs) 按工作物質(zhì)分8/12/20224二、受激輻射光放大E2E1N2N1全同光子h單色性極好方向性極好亮度極高需要:1)、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)-有長(zhǎng)壽命上能級(jí) 2)、抽運(yùn)條件 (能源)-N1 N2 3)、保障單色性和方向性的條件(諧振腔)8/12/202251、 粒子數(shù)按能級(jí)的統(tǒng)計(jì)分布 (玻耳茲曼分布) 由大量原子組成
3、的系統(tǒng),在溫度不太低的 平衡態(tài),原子數(shù)目按能級(jí)的分布服從 玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布: 8/12/20226 若 E2 E 1,則兩能級(jí)上的原子數(shù)目之比 數(shù)量級(jí)估計(jì):T 103 K;kT1.3810-20 J 0.086 eV;E 2-E 11eV;8/12/202272、原子激發(fā)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(population inversion, N2 N1) 1)原子激發(fā)的幾種基本方式:( 1)氣體放電激發(fā) (2)原子間碰撞激發(fā) (3)光激發(fā)(光泵)8/12/202282)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例 例. He一Ne 氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn) He -Ne 激光器中He是輔助物質(zhì),Ne是激活物質(zhì),He與 Ne之比為51 10
4、1。(布儒斯特定律 P.197)8/12/20229亞穩(wěn)態(tài)電子碰撞碰撞轉(zhuǎn)移 亞穩(wěn)態(tài)共振轉(zhuǎn)移He:Ne=57:1無(wú)輻射躍遷短壽命短壽命氣體放電激發(fā)8/12/2022103、光學(xué)諧振腔的作用: 1).使激光具有極好的方向性(沿軸線(xiàn)); 2).增強(qiáng)光放大作用(延長(zhǎng)了工作物質(zhì)); 3).使激光具有極好的單色性(選頻)。8/12/2022114、Summary:1)產(chǎn)生激光的必要條件 (2). 激勵(lì)能源(使原子激發(fā)) (1). 有產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激活介質(zhì)(激活介 質(zhì)有合適的亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)) ().光學(xué)諧振腔(方向性,光放大,單色性)2)發(fā)展方向:大功率,高分辨(時(shí)間、頻 率)3)研究熱點(diǎn):醫(yī)用和光通信激光器
5、8/12/202212 光纖胎兒8/12/202213 光纖診斷8/12/202214用脈沖的染料激光(波長(zhǎng)585nm)處理皮膚色素沉著用激光使脫落的視網(wǎng)膜再?gòu)?fù)位(目前已是常規(guī)的醫(yī)學(xué)手術(shù))激光焊接:高能激光 (能產(chǎn)生約5500 oC的高溫)把大塊硬質(zhì)材料焊接在一起8/12/202215激光核聚變這是激光NOVA靶室,在靶室內(nèi)十束激光同時(shí)聚向一個(gè)產(chǎn)生核聚變反應(yīng)的小燃料樣品上,引發(fā)核聚變。8/12/202216Chapter 24:固體能帶(energy band) 量子力學(xué)計(jì)算表明,固體中若有N個(gè)原子,由于各原子間的相互作用,對(duì)應(yīng)于原來(lái)孤立原子的每一個(gè)能級(jí),變成了N條靠得很近的能級(jí),稱(chēng)為能帶。一
6、、固體中的電子能級(jí)有什么特點(diǎn)?能帶的寬度記作E ,數(shù)量級(jí)為 EeV。 若N1023,則能帶中兩能級(jí)的間距約10-23eV。8/12/202217離子間距a2P2S1SE0能帶重疊示意圖8/12/202218二 . 能帶中電子的排布 固體中的一個(gè)電子只能處在某個(gè)能帶中的 某一能級(jí)上。 排布原則: . 服從泡里不相容原理(費(fèi)米子) . 服從能量最小原理設(shè)孤立原子的一個(gè)能級(jí) Enl ,它最多能容納 2 (2 +1)個(gè)電子。這一能級(jí)分裂成由 N條能級(jí)組成的能帶后,能帶最多能容納(2 +1)個(gè)電子。8/12/202219 電子排布時(shí),應(yīng)從最低的能級(jí)排起。 有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個(gè)名詞: 1滿(mǎn)帶(排滿(mǎn)電子
7、) 2價(jià)帶(能帶中一部分能級(jí)排滿(mǎn)電子) 亦稱(chēng)導(dǎo)帶 3空帶(未排電子) 亦稱(chēng)導(dǎo)帶 4禁帶(不能排電子)2、能帶,最多容納 6個(gè)電子。例如,1、能帶,最多容納 2個(gè)電子。(2 +1)8/12/202220導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體Eg=36eVEg=0.12eVEgLiBe,Ca,Mg,Zn.Na,K,Cu,Al,Ag8/12/202221三、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)一). 本征半導(dǎo)體(semiconductor) 本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能在導(dǎo)體與絕緣體之間。介紹兩個(gè)概念:1. 電子導(dǎo)電半導(dǎo)體的載流子是電子2. 空穴導(dǎo)電半導(dǎo)體的載流子是空穴滿(mǎn)帶上的一個(gè)電子躍遷到空帶后,滿(mǎn)帶中出現(xiàn)一個(gè)
8、空位。8/12/202222例. 半導(dǎo)體 Cd S滿(mǎn) 帶空 帶hEg=2.42eV這相當(dāng)于產(chǎn)生了一個(gè)帶正電的粒子(稱(chēng)為“空穴”) 。電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的。8/12/202223空帶滿(mǎn)帶空穴下面能級(jí)上的電子可以躍遷到空穴上來(lái),這相當(dāng)于空穴向下躍遷。滿(mǎn)帶上帶正電的空穴向下躍遷也是形成電流,這稱(chēng)為空穴導(dǎo)電。Eg在外電場(chǎng)作用下,8/12/202224二). 雜質(zhì)半導(dǎo)體(錄象:包括PN結(jié)). n型半導(dǎo)體四價(jià)的本征半導(dǎo)體 Si、等,摻入少量五價(jià)的雜質(zhì)(impurity)元素(如P、As等)形成電子型半導(dǎo)體,稱(chēng) n 型半導(dǎo)體。量子力學(xué)表明,這種摻雜后多余的電子的能級(jí)在禁帶中緊靠空帶處, ED10-2eV
9、,極易形成電子導(dǎo)電。該能級(jí)稱(chēng)為施主(donor)能級(jí)。8/12/202225 n 型半導(dǎo)體 在n型半導(dǎo)體中 電子多數(shù)載流子空 帶滿(mǎn) 帶施主能級(jí)EDEgSiSiSiSiSiSiSiP空穴少數(shù)載流子8/12/202226.型半導(dǎo)體四價(jià)的本征半導(dǎo)體Si、e等,摻入少量三價(jià)的雜質(zhì)元素(如、Ga、n等)形成空穴型半導(dǎo)體,稱(chēng) p 型半導(dǎo)體。量子力學(xué)表明,這種摻雜后多余的空穴的能級(jí)在禁帶中緊靠滿(mǎn)帶處,ED10-2eV,極易產(chǎn)生空穴導(dǎo)電。該能級(jí)稱(chēng)受主(acceptor)能級(jí)。8/12/202227空 帶Ea滿(mǎn) 帶受主能級(jí) P型半導(dǎo)體SiSiSiSiSiSiSi+BEg在p型半導(dǎo)體中 空穴多數(shù)載流子電子少數(shù)載流
10、子8/12/2022283. 雜質(zhì)補(bǔ)償作用實(shí)際的半導(dǎo)體中既有施主雜質(zhì)(濃度nd),又有受主雜質(zhì)(濃度na),兩種雜質(zhì)有補(bǔ)償作用: 若ndna為n型(施主) 若ndna為p型(受主)利用雜質(zhì)的補(bǔ)償作用,可以制成P-結(jié)。8/12/202229三) -結(jié)1.-結(jié)的形成在一塊 n 型半導(dǎo)體基片的一側(cè)摻入較高濃度的受主雜質(zhì),由于雜質(zhì)的補(bǔ)償作用,該區(qū)就成為型半導(dǎo)體。由于區(qū)的電子向區(qū)擴(kuò)散,區(qū)的空穴向區(qū)擴(kuò)散,在型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體的交界面附近產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng),稱(chēng)為內(nèi)建場(chǎng)。8/12/202230內(nèi)建場(chǎng)大到一定程度,不再有凈電荷的流動(dòng),達(dá)到了新的平衡。在型 n型交界面附近形成的這種特殊結(jié)構(gòu)稱(chēng)為P-N結(jié),約0.1m厚。
11、P-N結(jié)n型p型內(nèi)建場(chǎng)阻止電子和空穴進(jìn)一步擴(kuò)散,記作 。8/12/202231P-N結(jié)處存在電勢(shì)差Uo。 也阻止 N區(qū)帶負(fù)電的電子進(jìn)一步向P區(qū)擴(kuò)散。它阻止 P區(qū)帶正電的空穴進(jìn)一步向N區(qū)擴(kuò)散;U0電子能級(jí)電勢(shì)曲線(xiàn)電子電勢(shì)能曲線(xiàn)P-N結(jié)8/12/202232考慮到P-結(jié)的存在,半導(dǎo)體中電子的能量應(yīng)考慮進(jìn)這內(nèi)建場(chǎng)帶來(lái)的電子附加勢(shì)能。 電子的能帶出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。8/12/202233空帶空帶P-N結(jié)施主能級(jí)受主能級(jí)滿(mǎn)帶滿(mǎn)帶8/12/2022342 . -結(jié)的單向?qū)щ娦裕? 正向偏壓在-結(jié)的p型區(qū)接電源正極,叫正向偏壓。阻擋層勢(shì)壘被削弱、變窄,有利于空穴向N區(qū)運(yùn)動(dòng),電子向P區(qū)運(yùn)動(dòng), 形成正向電流(m級(jí))。p型n型I8/12/202235外加正向電壓越大,正向電流也越大,而且是呈非線(xiàn)性的伏安特性(圖為鍺管)。V(伏)(毫安)正向00.21.0I8/12/202236). 反向偏壓在-結(jié)的型區(qū)接電源負(fù)極,叫反向偏壓。阻擋層勢(shì)壘增大、變寬,不利于空穴向區(qū)運(yùn)動(dòng),也不利
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025-2030中國(guó)中心密封袋包裝行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與前景展望戰(zhàn)略分析研究報(bào)告
- 2025-2030中國(guó)絲氨酸和和蘇氨酸蛋白激酶Chk1行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與前景展望戰(zhàn)略研究報(bào)告
- 2025-2030中國(guó)丁基羥基茴香醚(BHA)(CAS 25013-16-5)行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與前景展望戰(zhàn)略研究報(bào)告
- 2025-2030中國(guó)一異丙胺(MIPA)行業(yè)現(xiàn)狀調(diào)查及未來(lái)前景趨勢(shì)研究報(bào)告
- 2025-2030中國(guó)USB充電插座行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與前景展望戰(zhàn)略研究報(bào)告
- 2025-2030中國(guó)PCB軟件行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與前景展望戰(zhàn)略研究報(bào)告
- 全球房地產(chǎn)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)試題及答案
- 精確定位營(yíng)養(yǎng)師資格試題及答案
- 演出經(jīng)紀(jì)人資格證針對(duì)性試題及答案
- 營(yíng)養(yǎng)師資格證考試特色試題匯編
- 新人教版英語(yǔ)五年級(jí)下冊(cè)教材解讀
- 【課件】跨學(xué)科實(shí)踐:探索廚房中的物態(tài)變化問(wèn)題+課件人教版(2024)物理八年級(jí)上冊(cè)
- 環(huán)磷酰胺的護(hù)理
- 江西省第一屆職業(yè)技能大賽分賽場(chǎng)項(xiàng)目技術(shù)文件(世賽選拔)軌道車(chē)輛技術(shù)
- HGT 6342-2024《工業(yè)用甲基四氫苯酐》
- 排水管網(wǎng)維護(hù)、維修施工方案
- DB32-T 2882-2016城市軌道交通橋隧結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程
- 2024年北京市豐臺(tái)區(qū)九年級(jí)中考復(fù)習(xí)一模數(shù)學(xué)試卷含答案
- 峰峰城區(qū)規(guī)劃方案
- 2022年4月自考04851產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序與方法試題及答案含解析
- 隧道工程施工組織設(shè)計(jì)方案
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論