레이저 다이오드

레이저 다이오드는 일상 생활에서 중요한 역할을합니다. 그들은 매우 저렴하고 작습니다. 레이저 다이오드는 알려진 모든 레이저 중 가장 작습니다. 그들의 크기는 밀리미터의 일부분입니다.
레이저 다이오드는 반도체 레이저,접합 레이저,접합 다이오드 레이저 또는 사출 레이저로도 알려져 있습니다. 레이저 다이오드에 들어가기 전에 먼저 다이오드 자체를 살펴 보겠습니다.

피엔 접합 다이오드란?

피-엔 접합 다이오드는 한 방향으로 만 전류를 흐르게하는 반도체 소자이다.

피-엔 접합 다이오드는 두 가지 유형의 반도체 재료,즉 피-타입 및 엔-타입 반도체로 이루어진다. 또한,상기 반도체 접합부는 상기 반도체 접합부를 형성하여,상기 반도체 접합부는 상기 반도체 접합부와 결합된다. 장치에서 결과의 결합을 p-type,n 타입 반도체라고 합 p-n 접합 다이오드를 사용하는 것입니다.

정션 다이오드는 순방향 바이어스 조건에서 전류를 허용하는 반면 역 바이어스 조건에서 전류를 차단합니다.

배터리의 양극 단자가 피형 반도체에 연결되고 배터리의 음극 단자가 엔형 반도체에 연결되면 다이오드는 순방향 바이어스라고 한다.

순방향 바이어스 전압이 다이오드에 인가되면,자유 전자는 배터리의 음극 단자에서 배터리의 양극 단자로 움직이기 시작한다.

이러한 전하 캐리어(자유 전자 및 정공)의 흐름으로 인해 전류가 생성됩니다.

에 일반 피-엔 접합 다이오드,에서 이동하는 전자 엔-유형…에 피-유형은 구멍과 재결합합니다 피-유형 반도체 또는 접합. 마찬가지로,에서 이동하는 구멍 피-유형 엔-유형은 엔-유형 반도체 또는 접합부의 전자와 재결합합니다.

우리는 전도 밴드의 자유 전자의 에너지 준위가 원자가 밴드의 정공에 비해 높다는 것을 알고 있습니다. 따라서 자유 전자는 구멍과 재결합하면서 여분의 에너지(비 복사 에너지)를 방출합니다.

발광 다이오드(발광 다이오드)또는 레이저 다이오드에서 재결합은 유사한 방식으로 일어난다. 그러나,지도한 레이저 다이오드에 있는 자유 전자는 구멍으로 재결합하고 있는 동안 빛의 모양으로 에너지를 풀어 놓습니다.

레이저 다이오드는인 무엇 풀어 놓습니까?

레이저 다이오드는 광전자 장치로 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하여 고강도 일관된 빛을 생성합니다. 레이저 다이오드에서 피-엔 반도체 다이오드의 접합은 레이저 매체 또는 활성 매체 역할을합니다.

레이저 다이오드의 작동은 발광 다이오드(발광 다이오드)와 거의 유사합니다. 레이저 다이오드가 일관된 빛을 방출하더라도 반면 지도한 레이저 다이오드와 레이저 다이오드 사이 주요 다름은 지도한 비조리하는 빛을 방출합니다 입니다.

레이저 다이오드 건축

레이저 다이오드는 2 개의 진한 액체로 처리된 갈륨 비소 층으로 만듭니다. 하나의 도핑 된 갈륨 비소 층은 엔-타입 반도체를 생성하는 반면,다른 도핑 된 갈륨 비소 층은 피-타입 반도체를 생성 할 것이다. 레이저 다이오드에서는 셀레늄,알루미늄 및 실리콘이 도핑 제로 사용됩니다.

P-N junction

경우 p-type 층과 결합 n 유형 층,p-n 접합부가 형성된다. 피-유형 및 엔-유형 레이어가 결합되는 지점을 피-엔 접합. 이 유형의 반도체에는 두 가지 유형이 있습니다.

레이저 다이오드의 구성을 위해 갈륨 비소가 실리콘 위에 선택됩니다. 실리콘 다이오드에서는 재결합 중에 에너지가 방출됩니다. 그러나,이 에너지의 방출은 빛의 형태가 아닙니다.

갈륨 비소 다이오드에서 에너지 방출은 빛 또는 광자의 형태입니다. 따라서 갈륨 비소는 레이저 다이오드의 구성에 사용됩니다.

엔-타입 반도체

엔-타입 반도체

엔-타입 반도체

엔-타입 반도체

엔-타입 또는 피-타입 반도체를 생성한다.

고유 반도체 또는 순수 반도체에 5 가 불순물을 첨가하면 엔형 반도체가 생성된다. 에 엔-유형 반도체,자유 전자는 대부분의 전하 캐리어 반면 구멍은 소수 전하 캐리어. 따라서 자유 전자는 엔 형 반도체에서 대부분의 전류를 전달합니다.상기 순수 반도체에 3 가 불순물을 첨가하면,피형 반도체가 생성된다. 에 피-유형 반도체,구멍은 대부분의 전하 캐리어 반면 자유 전자는 소수 전하 캐리어. 따라서 구멍은 대부분의 전류를 전달합니다.

레이저 다이오드

에서 코 히어 런트 광 빔을 생성하는 데 필요한 주요 단계 레이저 다이오드에서 코 히어 런트 광 빔을 생성하는 데 필요한 주요 단계는 광 흡수,자발적 방출 및 자극 방출입니다.

에너지 흡수

에너지 흡수는 외부 에너지원으로부터 에너지를 흡수하는 과정이다.

레이저 다이오드에서 전기 에너지 또는 직류 전압이 외부 에너지 원으로 사용됩니다. 직류 전압 또는 전기 에너지가 원자가 전자 또는 원자가 밴드 전자에 충분한 에너지를 공급할 때,부모 원자와의 결합을 끊고 더 높은 에너지 레벨(전도 밴드)으로 점프합니다. 전도 밴드의 전자는 자유 전자로 알려져 있습니다.

원자가 전자가 원자가 껍질을 떠날 때,전자가 떠난 지점에서 빈 공간이 생성됩니다. 이 원자가 껍질의 빈 공간을 구멍이라고합니다.

따라서,외부 직류 소스로부터 에너지를 흡수하기 때문에 자유 전자와 정공이 모두 한 쌍으로 생성된다.

자발적 방출

자발적 방출은 전자가 낮은 에너지 상태로 떨어지는 동안 자연적으로 빛이나 광자를 방출하는 과정입니다.

레이저 다이오드에서 원자가 밴드 전자 또는 원자가 전자는 낮은 에너지 상태에 있습니다. 따라서,원자가 전자 왼쪽 후에 생성 된 정공은 또한 낮은 에너지 상태에 있습니다.

한편,전도 밴드 전자 또는 자유 전자는 더 높은 에너지 상태에 있다. 간단히 말해서,자유 전자는 구멍보다 더 많은 에너지를 가지고 있습니다.

전도 밴드의 자유 전자는 원자가 밴드의 정공과 재결합하기 위해 여분의 에너지를 잃을 필요가있다.

전도 밴드의 자유 전자는 오랜 기간 동안 유지되지 않습니다. 짧은 기간 후,자유 전자는 광자의 형태로 에너지를 방출하여 낮은 에너지 구멍과 재결합.

자극 방출

자극 방출은 여기된 전자 또는 자유 전자가 자극을 받아 빛의 형태로 에너지를 방출함으로써 낮은 에너지 상태로 떨어지는 과정이다. 자극 방출은 인공적인 과정입니다.

자극 된 방출,여기 된 전자 또는 자유 전자는 그들의 수명의 완료를 기다릴 필요가 없다. 그들의 일생이 끝나기 전에,입사 또는 외부 광자는 자유 전자가 구멍과 재결합하도록 강요 할 것이다. 자극 방출에서 각 입사 광자는 두 개의 광자를 생성합니다.

자극 방출로 인해 생성 된 모든 광자는 같은 방향으로 이동합니다. 그 결과,고강도 레이저 광의 좁은 빔이 생성된다.

레이저 다이오드는 어떻게 작동합니까?

레이저 다이오드를 가로질러 직류 전압이 가해질 때,자유전자는 접합 영역을 가로질러 엔-타입 물질에서 피-타입 물질로 이동한다. 이 과정에서 일부 전자는 원자가 전자와 직접 상호 작용하여 더 높은 에너지 레벨로 여기되는 반면 다른 전자는 피형 반도체의 구멍과 재결합하여 빛의 형태로 에너지를 방출합니다. 이 방출 과정을 자발적 방출이라고합니다.

자발적 방출로 인해 생성 된 광자는 접합 영역을 통해 이동하여 여기 된 전자(자유 전자)를 자극합니다. 그 결과 더 많은 광자가 방출됩니다. 이 빛 또는 광자 방출 과정을 자극 방출이라고합니다. 빛은 접속점에 평행한 자극 방출 의지 움직임 때문에 생성했습니다.

레이저 다이오드 구조의 두 끝은 광학적으로 반사된다. 한쪽 끝은 완전히 반사되는 반면 다른 쪽 끝은 부분적으로 반사됩니다. 완전 반사 끝은 빛을 완전히 반사하는 반면 부분적으로 반사 끝은 빛의 대부분을 반사하지만 소량의 빛을 허용합니다.

피-엔 접합부에서 생성 된 빛은 두 반사 표면 사이에서 앞뒤로(수백 번)반사됩니다. 그 결과 엄청난 광학 이득이 달성됩니다.

자극 방출 때문에 생성된 빛은 좁은 광속 레이저 광을 일으키기 위하여 레이저 다이오드의 부분적으로 사려깊은 끝을 통해서 도주됩니다.
자극 방출로 인해 생성 된 모든 광자는 같은 방향으로 이동합니다. 그러므로,이 빛은 공간에 퍼지지 않고 먼 거리를 여행 할 것입니다.

레이저 다이오드의 장점

1. 간단한 구조
2. 경량
3. 매우 저렴한
4. 작은 크기
5. 다른 유형의 레이저에 비해 신뢰성이 높습니다.
6. 더 긴 운영 생활
7. 고능률
8. 거울은 반도체 레이저에서 요구되지 않습니다.
9. 낮은 전력 소비

레이저 다이오드의 단점

1. 고출력이 필요한 응용 분야에는 적합하지 않습니다.
2. 반도체레이저는 온도에 크게 의존한다.

레이저 다이오드의 응용

1. 레이저 다이오드는 레이저 포인터에 사용됩니다.
2. 레이저 다이오드는 광섬유 통신에 사용됩니다.
3. 레이저 다이오드는 바코드 판독기에 사용됩니다.
4. 레이저 다이오드는 레이저 인쇄에 사용됩니다.
5. 레이저 다이오드는 레이저 스캐닝에 사용됩니다.
6. 레이저 다이오드는 범위 측정기에 사용됩니다.
7. 레이저 다이오드는 레이저 흡수 분광법에 사용됩니다.

다이오드의 유형

다이오드의 각종 유형은 다음과 같이 입니다:

1. Zener diode
2. Avalanche diode
3. Photodiode
4. Light Emitting Diode
5. Laser diode
6. Tunnel diode
7. Schottky diode
8. Varactor diode
9. P-N junction diode