0T
В выражениях , T0 – некоторые константы; E – ширина запрещенной зоны полупроводника. <...> Почему одни вещества являются хорошими проводниками электрического тока, а другие – диэлектриками? <...> Дискретные моноэнергетические уровни атомов, составляющие твердое тело, расщепляются в энергетические зоны. <...> Решение квантовых
уравнений в приближении сильной или слабой связи дает качественно одну и ту же картину для структуры энергетических зон твердых
тел. <...> И, наконец, если
ширина запрещенной зоны Eg лежит в диапазоне (0,1…3,0) эВ, то
твердое тело принадлежит к классу полупроводников. <...> В зависимости
от сорта атомов, составляющих твердое тело, и конфигурации орбит
валентных электронов реализуется тот или иной тип кристаллической
решетки, а следовательно, и структура энергетических зон. <...> Следующая за
ней энергетическая зона получила название валентной зоны. <...> На зонных диаграммах положение дна зоны
5
проводимости обозначают значком Ec, положение вершины валентной
зоны – Ev, а ширину запрещенной зоны – Eg. <...> Собственные полупроводники – это полупроводники, в которых
нет примесей (доноров и акцепторов). <...> Собственная концентрация (ni) –
концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике (электронов в зоне проводимости n и дырок в валентной зоне p, причем
n = p = ni). <...> При Т = 0 в собственном полупроводнике свободные носители отсутствуют (n = p = 0). <...> Энергетические схемы полупроводников n-типа (а) и p-типа (б)
из валентной зоны в зону проводимости. <...> Легирование – введение примеси в полупроводник, в этом случае
полупроводник называется примесным. <...> Если в полупроводник, состоящий из элементов IV группы (например, кремний или германий),
ввести в качестве примеси элемент V группы, то получим донорный
полупроводник (у него будет электронный тип проводимости), или
полупроводник n-типа. <...> Если же ввести в качестве примеси элемент
III группы, то получится акцепторный полупроводник, обладающий
дырочной проводимостью (р-тип) (рис. <...> Распределение <...>
Физические_основы_светодиодов_и_полупроводниковых_лазеров.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Д. Б. КОЛКЕР
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
СВЕТОДИОДОВ
И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2009
Стр.1
УДК 621.383.933+621.373.826.038.825.4](075.8
К 605
Рецензенты:
д-р физ. мат. наук, профессор Е.А.Титов;
д-р физ. мат. наук, профессор А.К. Дмитриев
Работа подготовлена на кафедре лазерных систем
для студентов физико-технического факультета
Колкер Д.Б.
К 605 Физические основы светодиодов и полупроводниковых лазеров:
учеб. пособие / Д.Б. Колкер. – Новосибирск: Изд-во НГТУ,
2009. – 68 с.
ISBN 978-5-7782-1308-1
Представлены физические основы светодиодов и полупроводниковых
лазеров, а также области применения этих приборов.
УДК 621.383.933+621.373.826.038.825.4](075.8
ISBN 978-5-7782-1308-1
Д.Б. Колкер, 2009
Новосибирский государственный
технический университет, 2009
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Физические основы полупроводников ..............................
1.1. Классификация твердых тел ................................................
1.2. Зонная структура полупроводников ...................................
1.3. Статистика электронов и дырок в полупроводниках ........
1.4. Концентрация электронов и дырок в собственном полупроводнике
...........................................................................
1.5. Концентрация электронов и дырок в примесном полупроводнике
...........................................................................
1.6. Определение положения уровня Ферми ............................
1.7. Переходы в полупроводниках .............................................
1.8. Зонные диаграммы соединений AIIIBV ..................................................
1.9. Вольт-амперная характеристика р–n-перехода .................
1.10. Емкость p–n-перехода .......................................................
Глава 2. Светодиоды и полупроводниковые лазеры ......................
2.1. Светодиоды ...........................................................................
2.2. Конструкции светодиодов ...................................................
2.3. Инфракрасные светодиоды..................................................
2.4. Полупроводниковые лазеры ...............................................
2.5. Деградация лазеров .............................................................
Глава 3. Инжекционные полупроводниковые лазеры в схемах
синтеза и измерения оптических частот ...........................
3.1. Методы уменьшения линии излучения полупроводниковых
лазеров ...........................................................................
3.2. Метод «лазер с внешним резонатором» .............................
66
3
3
5
7
12
13
14
16
16
19
22
24
24
24
26
28
43
45
45
46
Стр.66
3.3. Обратная связь посредством высокодобротных оптических
резонаторов ..................................................................
3.4. Лазеры с псевдовнешним резонатором ..............................
3.5. Опорный полупроводниковый лазер = 795 нм, стабилизированный
по компоненту сверхтонкой структуры
линии d1 Rb ..........................................................................
3.6. Синхронизация частоты излучения диодных лазеров с частотой
мод высокостабильного фемтосекундного титансапфирового
лазера ....................................................................
Библиографический список .............................................................
48
50
52
54
63
67
Стр.67