Img00173

177

Lasery półprzewodnikowe

3.34.    Laser jest źródłem ukierunkowanego (wszystkie fotony poruszają się w tym samym kierunku), koherentnego (wszystkie fotony są w fazie), monochromatycznego (wszystkie fotony mają jednakowe energie) światła. Znalazł on bardzo wiele zastosowań w nauce, technice, komunikacji, medycynie, wojskowości i w wielu innych dziedzinach. Nazwa laser jest akronimem angielskiego określenia Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (wzmacnianie światła przez wymuszoną emisję promieniowania), które jednocześnie opisuje zasadę działania lasera.

Pierwszy laser zbudowano w 1960 roku, stosując kryształ rubinu (minerał składający się głównie z A1₂0₃ z różnymi domieszkami). Późniejsze lasery budowano, wykorzystując pierwiastki ziem rzadkich (neodym) lub różnego typu gazów (C0₂, mieszanina He-Ne). Pierwsze lasery półprzewodnikowe powstały w 1962 r. na bazie złącz p-n z GaAs (podczerwień) i GaAsP (światło widzialne). Różnią się one od laserów krystalicznych, gazowych i ciekłych pod wieloma względami.

Lasery złączowe są bardzo małe (zwykle 0,1x0,1x0,5 mm), wykazują wysoką sprawność, sygnał laserowy może być łatwo modulowany zmianą prądu złącza. Moce uzyskiwane są mniejsze niż lasera rubinowego czy lasera C0₂, ale dorównują mocom laserów He-Ne. Lasery półprzewodnikowe są przenośnym, łatwo sterowalnym źródłem koherentnego promieniowania małej mocy.

Fotorezystory

3.35.    Fotorezystory czyli oporniki fotoelektryczne są elementami półprzewodnikowymi, zmieniającymi swoją rezystancję pod wpływem zmian natężenia światła. Najprostszym fotorezystorem będzie płytka materiału półprzewodnikowego umieszczona między dwiema elektrodami (rys. 3.35-1 a). W przykładzie bardziej praktycznego rozwiązania (rys. 3.35-1 b) na płytkę szklaną z napyloną bardzo cienką warstwą Bi₂S₃ napyla się z kolei dwie grzebieniaste elektrody ze złota lub platyny. Całość pokryta jest warstwą przezroczystego lakieru izolacyjnego.

Jako materiały do budowy fotorezystorów służą pierwiastki takie jak: krzem, german i tellur lub związki ołowiu, talu, kadmu i bizmutu z siarką, selenem i tellurem. Do najbardziej rozpowszechnionych należą oporniki fotoelektryczne, w których zastosowano siarczek ołowiu (PbS), siarczek bizmutu (Bi₂S₃) lub siarczek kadmu (CdS). Odznaczają się one małymi wymiarami oraz dużą czułością. Największą czułość mają oporniki, w których zastosowano CdS, wykorzystywane m.in. w pirometrach radiacyjnych, służących do określania temperatury przez pomiar promieniowania nagrzanego ciała. Wadą ich jest duża bezwładność, tj. opóźniona reakcja na zmiany natężenia promieniowania. W układach wymagających mniejszej bezwładności używa się oporników fotoelektrycznych, w których zastosowano PbS lub Bi₂S₃. W układach wymagających znikomej bezwładności, jak na przykład w filmie dźwiękowym lub w telewizji, w charakterze fotorezystorów stosowane są często