фективность геторолазеров достигает 70%. На рис. 7.17, б приведена зонная диаграмма n-p-p–гетеролазера, где материалами областей явля-

ются тройные соединения n-Alx1Ga1-x1, p-Alx2Ga1-x2As, p-Alx3Ga1-x3As.

Изменяя стехиометрические коэффициенты, т.е. x1, x2, x3, можно изменять ширину запрещенной зоны.

d1

d2

d1

d2

EC

hν

EV

n

p

P

+

а)

б)

Рис. 7.17. Полупроводниковый лазер на n-p-P–гетероструктуре: а – расположение переходов; б – зонная диаграмма;

d1 – толщина n-p–перехода; d2 – толщина p-P–перехода

Спектр применения лазеров на двойных гетеропереходах интенсивно расширяется. Эти лазеры используются в компакт-дисковых системах, волоконно-оптической связи, устройствах оптоэлектроники.

Контрольные вопросы и задания

1.1.Охарактеризуйте различные виды контактов.

1.2.В чем физический смысл работы выхода?

1.3.В чем причина нелинейности контакта металл-металл?

1.4.Определите порядок толщины двойного заряженного слоя контакта металл-металл.

1.5.Какие металлы можно использовать в комплектах микроэлектронных устройств?

2.1.Чем отличается омический контакт металл-полупроводник от выпрямляющего контакта?

2.2.Чем обусловлен равновесный ток из металла в полупроводник?

2.3.Определите высоту потенциального барьера Шоттки θ0 (Nд = 1022 м-3, d = 0,7 мкм).

2.4.Приведите причины формирования барьера Шоттки.

2.5.Каков механизм формирования барьера Шоттки?

2.6.Опишите соотношение dn/dm.

204

2.7.Рассчитайте толщину объемного заряда в полупроводнике барьера Шоттки, если Uк = 0,4 В; Nə = 1∙1023 м-3.

2.8.Решите задачу 2.7, если внешняя разность потенциалов составляет 2 В.

2.9.Как формируется и где используется антизапорный контакт?

3.1.Опишите методы получения p-n–переходов.

3.2.Что является причиной формирования потенциального барьера в

p-n – переходе?

3.3. Определите высоту потенциального барьера в кремнии, если Nд = 0,1∙1021 м-3, Nа = 20∙1021 м-2, Т = 300 К. (Считать примеси

ионизированными).

3.4.Определите по данным предыдущей задачи ширину потенциального барьера.

3.5.Что означает искривление энергетических зон в области p-n – пе-

рехода?

4.1.Назовите условия и причины туннельного и лавинного пробоев.

4.2.Определите, во сколько раз увеличится ток насыщения германиевого диода, если температура возрастает от 20 до 80°С.

4.3.Запишите условия, когда выполняется уравнение ВАХ диода в каноническом виде.

4.4.Что такое напряжение отсечки?

4.5.Как влияет температура на свойства p-n–перехода?

4.6.Какую емкость перехода называют барьерной?

4.7.Какие функции выполняют p-n–переходы в полупроводнико-

вых ИС?

5.1. Дайте определение гетероперехода.

5.2. Перечислите и охарактеризуйте виды гетеропереходов. 5.3. Опишите эффект односторонней инжекции.

5.4.Опишите эффект суперинжекции.

5.5.Опишите эффект широкозонного окна.

6.1.В чем состоит эффект Зеебека?

6.2.Каков смысл коэффициента Зеебека?

6.3.Как формируется объемная составляющая термоЭДС?

6.4.Как формируется контактная составляющая термоЭДС?

6.5.Назовите области использования эффекта Зеебека.

6.6.Какова роль эффекта Зеебека в микроэлектронике?

6.6.Почему эффект Зеебека в полупроводниках больше, чем в металлах?

7.1.Дайте определение эффекта Пельтье.

7.2.Каков физический смысл коэффициента Пельтье?

205

7.3.Опишите механизм эффекта Пельтье.

7.4.Какова связь эффектов Пельтье и Зеебека?

7.5.Каково отличие эффекта Пельтье в полупроводниках и металлах?

7.6.Где используется эффект Пельтье?

8.1.Каковы особенности фотоэффекта в p-n–переходе?

8.2.Дайте определение вентильного фотоэффекта.

8.3.Покажите зонную диаграмму перехода в случае вентильного фотоэффекта.

8.4.Какой режим называют фотодиодным?

8.5. Приведите ВАХ фотодиода.

8.6.Определите понятие холостого хода, короткого замыкания.

8.7.Что называют фоточувствительностью?

8.8.Где используются фотодиоды?

9.1.Какова особенность излучательной рекомбинации в p-n–переходе?

9.2.Что характеризуют квазиуровни Ферми?

9.3.Какое состояние называют инверсным?

9.4.Определите длину волны излучения германиевого светодиода.

9.5.Как зависит от температуры спектр светодиода?

9.6.Пусть температура кремниевого светодиода выросла от 20 до 80°С. Как изменилась его амплитудно-частотная характеристика?

9.7.Опишите недостатки гомосветодиодов.

9.8.Каковы критерии выбора материалов для светодиода?

9.9.Где применяются светодиоды?

10.1.Дайте определение когерентного излучения.

10.2.Дайте определение самопроизвольного и вынужденного излучательного перехода.

10.3.Приведите достаточное условие генерации в ИППЛ.

10.4.Поясните роль резонатора.

10.5.Как работает гомолазер?

10.6.Доля внутренних потерь ИППЛ – 0,2, его длина 1 мм, R = 0,8. Оцените оптическую мощность лазера при прямом токе 50 мА и напряжении 2 В.

10.7.Перечислите недостатки гомолазеров.

10.8.Опишите конструкцию и механизм работы гетеролазера с одним переходом.

10.9.Опишите конструкцию и механизм работы гетеролазера с двумя переходами.

10.10.Где используются ИППЛ?

206