半導體模組是以一定的半導體材料做工作物質而產生受激發射作用的器件。是半導體雷射器裡面的一部分。
基本介紹
- 中文名：半導體模組
- 主體：半導體雷射器
- 類型：受激發射作用的器件
- 特點：體積小，重量輕，運轉可靠
原理,因素,模組特點,模組功率,關係,常用參數,
原理
半導體雷射器人通常也叫半導體模組。
其工作原理是,通過一定的激勵方式,在半導體物質的能帶(導帶與價帶)之間,或者半導體物質的能帶與雜質(受主或施主)能級之間,實現非平衡載流子的粒子數反轉,當處於粒子數反轉狀態的大量電子與空穴複合時,便產生受激發射作用.半導體雷射器的激勵方式主要有三種,即電注入式,光泵式和高能電子束激勵式.電注入式半導體雷射器,一般是由GaAS(砷化鎵),InAS(砷化銦),Insb(銻化銦)等材料製成的半導體面結型二極體,沿正向偏壓注入電流進行激勵,在結平面區域產生受激發射.光泵式半導體雷射器,一般用N型或P型半導體單晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物質,以其他雷射器發出的雷射作光泵激勵.高能電子束激勵式半導體雷射器,一般也是用N型或者P型半導體單晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質,通過由外部注入高能電子束進行激勵.在半導體雷射器件中,目前性能較好,套用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極體雷射器.
因素
半導體光電器件的工作波長是和製作器件所用的半導體材料的種類相關的。半導體材料中存在著導帶和價帶，導帶上面可以讓電子自由運動，而價帶下面可以讓空穴自由運動，導帶和價帶之間隔著一條禁帶，當電子吸收了光的能量從價帶跳躍到導帶中去時，就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導帶跳回價帶，又可以把電的能量變成光，這時材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長。材料科學的發展使我們能採用能帶工程對半導體材料的能帶進行各種精巧的裁剪，使之能滿足我們的各種需要並為我們做更多的事情，也能使半導體光電器件的工作波長突破材料禁頻寬度的限制擴展到更寬的範圍。
模組特點
半導體模組工作原理是激勵方式，利用半導體物質(既利用電子)在能帶間躍遷發光，用半導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振盪、反饋、產生光的輻射放大，輸出雷射。
半導體模組雷射器優點是體積小，重量輕，運轉可靠，耗電少，效率高等特點
模組功率
半導體模組雷射器的功率從幾瓦到幾千瓦不等。雷射打標機常用50W、75W、100W半導體模組。對於端面泵浦的半導體模組則一般使用幾瓦。最高一般採用20W
關係
雷射器的腔體可以有諧振腔和外腔之分。在諧振腔里，雷射器的損耗有很多種類，比如偏折損耗，法布里珀羅諧振腔就有較大偏折損耗，而共焦腔的偏折損耗較小，適合於小功率連續輸出雷射，還比如反轉粒子的無輻射躍遷損耗（這類損耗可以歸為白噪聲）等等之類的，都是腔長長損耗大。雷射器閾值電流不過就是能讓雷射器起振的電流，諧振腔長短的不同可以使得閾值電流有所不同，半導體雷射器中，像邊發射雷射器腔長較長，閾值電流相對較大，而垂直腔面發射雷射器腔長極短，閾值電流就非常低了。這些都不是一兩句話可以說的清楚的，它們各自的速率方程也都不同，不是一兩個式子能解釋的。另外諧振腔長度不同也可以達到選模的作用，即輸出雷射的頻率不同。
常用參數
半導體雷射器的常用參數可分為：波長、閾值電流Ith 、工作電流Iop 、垂直發散角θ⊥、水平發散角θ∥、監控電流Im 。
（1）波長：即雷射管工作波長，目前可作光電開關用的雷射管波長有635nm、650nm、670nm、雷射二極體690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
（2）閾值電流Ith ：即雷射管開始產生雷射振盪的電流，對一般小功率雷射管而言，其值約在數十毫安，具有應變多量子阱結構的雷射管閾值電流可低至10mA以下。
（3）工作電流Iop ：即雷射管達到額定輸出功率時的驅動電流，此值對於設計調試雷射驅動電路較重要。
（4）垂直發散角θ⊥：雷射二極體的發光帶在垂直PN結方向張開的角度，一般在15?~40?左右。
（5）水平發散角θ∥：雷射二極體的發光帶在與PN結平行方向所張開的角度，一般在6?~ 10?左右。
（6）監控電流Im ：即雷射管在額定輸出功率時，在PIN管上流過的電流。
雷射二極體在計算機上的光碟驅動器，雷射印表機中的列印頭，條形碼掃瞄器，雷射測距、雷射醫療，光通訊，雷射指示等小功率光電設備中得到了廣泛的套用，在舞檯燈光、雷射手術、雷射焊接和雷射武器等大功率設備中也得到了套用。
