Zastosowanie półprzewodników
Zastosowanie półprzewodników. PÓŁPRZEWODNIKI Półprzewodniki to substancje o przewodności elektrycznej mniejszej niż przewodność metali a większej niż przewodność dielektryków. Cechą charakterystyczną półprzewodników jest silna zależność przewodnictwa elektr. od warunków zewnętrznych (temperatury, oświetlenia, elektrycznych pól, napromieniowania, i innych), przy czym (odwrotnie niż w przypadku metali) przewodnictwo półprzewodników rośnie ze wzrostem temperatury. Według pasmowej teorii ciała stałego w temp. 0º K pasmo walencyjne półprzewodników jest całkowicie wypełnione elektronami i pole elektryczne nie może zmienić ani położenia, ani pędu poszczególnych elektronów, a więc wywołać przepływu prądu. Półprzewodniki są otrzymywane w postaci monokrystalicznej lub polikrystalicznej. Znajdują zastosowanie w elektronice - złącza prostujące diody, tranzystory, układy scalone
itp.; najszersze zastosowanie mają: krzem, arsenek galu, a także german. BUDOWA I DZIAŁANIE LASERA Laser (skrót od Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) to urządzenie do wytwarzania spójnej, słabo rozbieżnej i monochromatycznej wiązki
światła. Podstawą działania lasera jest emisja wymuszona fotonów. Emisja wymuszona zachodzi, gdy atom wzbudzony zderza
się z fotonem o takiej częstotliwości, że jego energia kwantu jest równa różnicy energii poziomów między stanem wzbudzonym a podstawowym. Foton uderzający nie ulega pochłonięciu, ale przyspiesza przejście atomu ze stanu wzbudzonego do podstawowego i dlatego z atomu wylatują w tym samym kierunku dwa spójne, (zgodne w fazie) fotony o tej samej energii i częstotliwości (proces taki przewidział teoretycznie Einstein w 1917 r.) W rezultacie otrzymujemy strumień spójnego światła o stosunkowo dużym natężeniu. Wyróżniamy dziewięć typów lasera, w których ośrodkiem czynnym są różne typy gazów, bądź ich mieszaniny, lub też monokryształy. Typami tymi są: laser argonowy, azotowy, barwnikowy, helowo-neonowy, molekularny, neodymowy, półprzewodnikowy, rubidowy i tytanowy. Najstarszym typem jest laser rubinowy, który pracuje w trybie impulsowym, ma kolor czerwony; to lampa ksenonowa „pompuje” energię – fotony do rubinu. Z kolei w laserze gazowym (helowo-neonowym) tryb pracy jest ciągły, a głównym czynnikiem powodującym akcję laserową jest wzbudzenie atomów helu do dwóch stanów metatrwałych. ZASTOSOWANIE TECHNIK LASEROWYCH Lasery znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki: • w technologii materiałów i budownictwie (precyzyjne cięcie, spawanie i wiercenie trudno topliwych materiałów, dynamiczne wyważanie, zautomatyzowane cięcie papieru, tkanin, tworzyw sztucznych itp.); • do sterowania pracą maszyn roboczych, wytyczania torów wodnych w portach, chodników w kopalniach, do precyzyjnego pozycjonowania złożonych konstrukcji (teodolit i dalmierz laserowy); • w medycynie i biologii (mikrochirurgiczne zabiegi okulistyczne, bezkrwawe zabiegi chirurgiczne, oczyszczanie zębów z próchnicy, zabiegi kosmetyczne); • do precyzyjnych pomiarów długości, odległości, pułapu chmur, stopnia zanieczyszczeń atmosfery, szybkości przepływu, prędkości ruchu obrotowego (giroskop optyczny) itp.; • w technice wojskowej (pomiar odległości, sterowanie bombami i pociskami, oświetlanie, specjalne metody rozpoznania i fotografowania; • do zapisywania i odtwarzania dźwięków i obrazów (gramofon cyfrowy, magnetowid) na nośnikach cyfrowych – płytach CD, DVD itp.; • w telekomunikacji optycznej (łącze laserowe, telekomunikacja światłowodowa); • w holografii – tworzenie trójwymiarowych obrazów, map, konstrukcji. Użycie laserów zrewolucjonizowało spektroskopię atomową i cząsteczkową i powiększyło m.in. dokładność pomiarów stałych atomowych, a przez to i uniwersalnych stałych fizycznych. Do badania ultraszybkich procesów i reakcji chemicznych w układach molekularnych i w fizyce ciała stałego służą impulsy światła o czasie trwania rzędu pikosekund, otrzymywane w układach laserowych tzw. metodą synchronizacji modów. Rozwój techniki laserowej zmierza m.in. w kierunku: uzyskania większych mocy i energii promieniowania, zwiększenia sprawności i niezawodności działania, uzyskania promieniowania spójnego w zakresie rentgenowskim i , zastosowania w trójwymiarowym filmie i telewizji oraz do realizowania kontrolowanej syntezy termojądrowej. Duże nadzieje wiąże się z laserami elektronowymi, w których spójne promieniowanie o dużej mocy wysyła hamowana w polu magnet. wiązka elektronów przyspieszonych do prędkości (bliskich prędkości światła). Również technika kosmiczna interesuje się zastosowaniem lasera w celu napędzania pojazdów kosmicznych W tym wypadku strumień lasera emitowany jest w środek dysku zbudowanego w specyficzny sposób. Laser podgrzewa i jonizuje powietrze pod dyskiem i unosi go coraz wyżej i wyżej. Statek taki może być wynoszony pod górną granicę atmosfery, gdzie zostanie uruchamiany inny napęd. Zastosowań laserów jest coraz więcej i coraz więcej jest także urządzeń wyposażanych w ten typ półprzewodnika.. Lasery służą do odczytywania płyt kompaktowych. Laserowy promień ślizga się po wyrytych na płycie dołkach. Im mniejsza jest długość jego światła, tym mniejsze mogą być dołki. Można ich wtedy więcej „upchać” na powierzchni płyty, a tym samym zwiększyć pakowność. Dziś stosuje się lasery czerwone, lecz fale niebieskie są krótsze - gdyby udało się skonstruować niebieskie lasery zapisujące, pojemność dysków wzrosłaby czterokrotnie. W Centrum Wysokich Ciśnień "Unipress" Polskiej Akademii Nauk stworzono niebieski laser, co rozwinie techniki zapisu, przesyłu danych w światłowodach itp.; świat potrzebuje tego typu odkryć.
Więcej streszczeń na temat Zastosowanie półprzewodników