История лазера. Научное издание

Рлектроны Рё дырки, способные поддерживать ток, называются носителями. Если РїРѕ какой-либо причине РІ Р·РѕРЅРµ проводимости оказывается больше электронов, чем следует РїРѕ статистике Максвелла-Больцмана, избыток электронов падает РЅР° вакантные энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё валентной Р·РѕРЅС‹ Рё таким образом возвращается РІ валентную Р·РѕРЅСѓ Рё там исчезает дырка. РўРѕ же самое РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚, если, наоборот, больше дырок присутствует РІ валентной Р·РѕРЅРµ, чем допускается данной температурой. Ртот процесс называется рекомбинацией РґРІСѓС… носителей. РћРЅ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚, давая энергию, соответствующую величине интервала между РґРІСѓРјСЏ зонами, которая проявляется либо РІ РІРёРґРµ механических колебаний решетки, либо РІ РІРёРґРµ испускания фотона. Р’ последнем случае переход называется излучательным, Р° энергия фотона соответствует разности энергий уровней РІ валентной Р·РѕРЅРµ Рё РІ Р·РѕРЅРµ проводимости, С‚.Рµ., РіСЂСѓР±Рѕ РіРѕРІРѕСЂСЏ, равной энергии запрещенной Р·РѕРЅС‹.

Некоторые полупроводники РЅРµ вполне чистые. Примеси образуют энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё электронов внутри Р·РѕРЅ. Если эти дополнительные СѓСЂРѕРІРЅРё находятся вблизи РґРЅР° Р·РѕРЅС‹ проводимости, термическое возбуждение заставляет РёС… электроны перепрыгнуть РІ Р·РѕРЅСѓ проводимости, РіРґРµ РѕРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать электрический ток. РЈСЂРѕРІРЅРё примеси остаются пустыми Рё, поскольку РѕРЅРё фиксированы РІ материале, РЅРµ СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать ток. Р’ этом случае единственными носителями тока являются электроны РІ Р·РѕРЅРµ проводимости, Рё полупроводник называется допированным n-типом (n напоминает, что проводимость обеспечивается отрицательными зарядами). Наоборот, если СѓСЂРѕРІРЅРё примеси располагаются вблизи верха валентной Р·РѕРЅС‹, термическое возбуждение заставляет электроны РёР· валентной Р·РѕРЅС‹ перепрыгнуть РЅР° эти примесные СѓСЂРѕРІРЅРё, образуя тем самым дырки, которые СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать ток. РўРѕРіРґР° полупроводник называется p-типом (p для положительного заряда). Возможно так допировать полупроводник, что получаются области как p-типа, так Рё n-типа СЃ СѓР·РєРѕР№ промежуточной областью между РЅРёРјРё. Ртот промежуток между различными областями называется p-n-переходом. Если заставить ток протекать через этот переход, делая n область отрицательной Рё p область положительной, электроны инжектируются РІ этот переход. РќР° РѕСЃРЅРѕРІРµ этого свойства были изобретены РІ конце 1940-С… РіРі. транзисторы, вызвавшие революцию РІ РјРёСЂРµ электроники.