ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃបច្ចេកវិទ្យាអុបតូអេឡិចត្រូនិច ឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័របានរកឃើញកម្មវិធីយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិស័យដូចជា ការទំនាក់ទំនង ឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ ការវាស់ចម្ងាយឡាស៊ែរ ដំណើរការឧស្សាហកម្ម និងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចប្រើប្រាស់។ នៅស្នូលនៃបច្ចេកវិទ្យានេះគឺចំណុចប្រសព្វ PN ដែលដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ - មិនត្រឹមតែជាប្រភពនៃការបញ្ចេញពន្លឺប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏ជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍ផងដែរ។ អត្ថបទនេះផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពទូទៅច្បាស់លាស់ និងសង្ខេបអំពីរចនាសម្ព័ន្ធ គោលការណ៍ និងមុខងារសំខាន់ៗនៃចំណុចប្រសព្វ PN នៅក្នុងឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័រ។
១. តើចំណុចប្រសព្វ PN ជាអ្វី?
ចំណុចប្រសព្វ PN គឺជាចំណុចប្រទាក់ដែលបង្កើតឡើងរវាងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប្រភេទ P និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប្រភេទ N៖
អង្គធាតុអេឡិចត្រូនិកប្រភេទ P ត្រូវបានបន្ថែមដោយសារធាតុមិនបរិសុទ្ធដែលទទួល ដូចជាបូរ៉ុន (B) ដែលធ្វើឱ្យរន្ធក្លាយជាឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកភាគច្រើន។
អង្គធាតុពាក់កណ្តាលចម្លងប្រភេទ N ត្រូវបានបន្ថែមដោយសារធាតុមិនបរិសុទ្ធរបស់អ្នកបរិច្ចាគ ដូចជាផូស្វ័រ (P) ដែលធ្វើឱ្យអេឡិចត្រុងក្លាយជាឧបករណ៍ផ្ទុកភាគច្រើន។
នៅពេលដែលវត្ថុធាតុប្រភេទ P និងប្រភេទ N ត្រូវបានយកមកប៉ះគ្នា អេឡិចត្រុងពីតំបន់ N នឹងសាយភាយចូលទៅក្នុងតំបន់ P ហើយរន្ធពីតំបន់ P នឹងសាយភាយចូលទៅក្នុងតំបន់ N។ ការសាយភាយនេះបង្កើតជាតំបន់ថយចុះ ដែលអេឡិចត្រុង និងរន្ធបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញ ដោយបន្សល់ទុកអ៊ីយ៉ុងដែលមានបន្ទុក ដែលបង្កើតជាដែនអគ្គិសនីខាងក្នុង ដែលគេស្គាល់ថាជារបាំងសក្តានុពលដែលភ្ជាប់មកជាមួយ។
2. តួនាទីនៃចំណុចប្រសព្វ PN នៅក្នុងឡាស៊ែរ
(1) ការចាក់សារធាតុរាវ
នៅពេលដែលឡាស៊ែរដំណើរការ ចំណុចប្រសព្វ PN មានភាពលំអៀងទៅមុខ៖ តំបន់ P ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងវ៉ុលវិជ្ជមាន និងតំបន់ N ទៅវ៉ុលអវិជ្ជមាន។ នេះលុបចោលដែនអគ្គិសនីខាងក្នុង ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអេឡិចត្រុង និងរន្ធត្រូវបានចាក់ចូលទៅក្នុងតំបន់សកម្មនៅចំណុចប្រសព្វ ជាកន្លែងដែលពួកវាទំនងជាបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញ។
(2) ការបញ្ចេញពន្លឺ៖ ប្រភពដើមនៃការបញ្ចេញពន្លឺដែលជំរុញ
នៅក្នុងតំបន់សកម្ម អេឡិចត្រុង និងរន្ធដែលបានចាក់ចូលបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញ ហើយបញ្ចេញហ្វូតុង។ ដំបូងឡើយ ដំណើរការនេះគឺជាការបញ្ចេញដោយឯកឯង ប៉ុន្តែនៅពេលដែលដង់ស៊ីតេហ្វូតុងកើនឡើង ហ្វូតុងអាចជំរុញការរួមបញ្ចូលគ្នាបន្ថែមទៀតរវាងរន្ធអេឡិចត្រុង ដោយបញ្ចេញហ្វូតុងបន្ថែមដែលមានដំណាក់កាល ទិសដៅ និងថាមពលដូចគ្នា - នេះគឺជាការបញ្ចេញដោយរំញោច។
ដំណើរការនេះបង្កើតជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃឡាស៊ែរ (ការពង្រីកពន្លឺដោយការបញ្ចេញវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញ)។
(3) ប្រហោងរោទ៍ និងប្រហោងរំញ័របង្កើតជាទិន្នផលឡាស៊ែរ
ដើម្បីពង្រីកការបញ្ចេញពន្លឺដែលជំរុញ ឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័ររួមបញ្ចូលប្រហោងរំញ័រនៅសងខាងនៃចំណុចប្រសព្វ PN។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងឡាស៊ែរបញ្ចេញគែម នេះអាចសម្រេចបានដោយប្រើឧបករណ៍ឆ្លុះបញ្ចាំង Bragg ចែកចាយ (DBRs) ឬថ្នាំកូតកញ្ចក់ដើម្បីឆ្លុះបញ្ចាំងពន្លឺទៅមក។ ការរៀបចំនេះអនុញ្ញាតឱ្យរលកពន្លឺជាក់លាក់ត្រូវបានពង្រីក ដែលនៅទីបំផុតនាំឱ្យមានទិន្នផលឡាស៊ែរដែលមានភាពស៊ីសង្វាក់គ្នា និងមានទិសដៅខ្ពស់។
៣. រចនាសម្ព័ន្ធចំណុចប្រសព្វ PN និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការរចនា
អាស្រ័យលើប្រភេទឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័រ រចនាសម្ព័ន្ធ PN អាចប្រែប្រួល៖
ចំណុចប្រសព្វតែមួយ (SH):
តំបន់ P តំបន់ N និងតំបន់សកម្មត្រូវបានផលិតពីវត្ថុធាតុដូចគ្នា។ តំបន់បញ្ចូលគ្នាឡើងវិញមានលក្ខណៈទូលំទូលាយ និងមានប្រសិទ្ធភាពតិចជាង។
ចំណុចប្រសព្វទ្វេ (DH):
ស្រទាប់សកម្មដែលមានចន្លោះប្រេកង់តូចចង្អៀតមួយត្រូវបានដាក់នៅចន្លោះតំបន់ P និង N។ នេះកំណត់ទាំងឧបករណ៍ផ្ទុក និងហ្វូតុង ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពយ៉ាងខ្លាំង។
រចនាសម្ព័ន្ធអណ្តូងកង់ទិច៖
ប្រើស្រទាប់សកម្មស្តើងបំផុត ដើម្បីបង្កើតឥទ្ធិពលនៃការរឹតត្បិតកង់ទិច ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវលក្ខណៈកម្រិតចាប់ផ្ដើម និងល្បឿនម៉ូឌុល។
រចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការចាក់បញ្ចូលសារធាតុផ្ទុក ការរួមបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញ និងការបញ្ចេញពន្លឺនៅក្នុងតំបន់ចំនុចប្រសព្វ PN។
៤. សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ចំណុចប្រសព្វ PN គឺពិតជា «បេះដូង» នៃឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ សមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការចាក់សារធាតុផ្ទុកក្រោមលំអៀងទៅមុខ គឺជាកត្តាជំរុញជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការបង្កើតឡាស៊ែរ។ ចាប់ពីការរចនារចនាសម្ព័ន្ធ និងការជ្រើសរើសសម្ភារៈ រហូតដល់ការគ្រប់គ្រងហ្វូតុង ដំណើរការនៃឧបករណ៍ឡាស៊ែរទាំងមូលវិលជុំវិញការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវចំណុចប្រសព្វ PN។
ដោយសារបច្ចេកវិទ្យាអុបតូអេឡិចត្រូនិចបន្តរីកចម្រើន ការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីរូបវិទ្យានៃចំណុចប្រសព្វ PN មិនត្រឹមតែបង្កើនប្រសិទ្ធភាពឡាស៊ែរប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងដាក់គ្រឹះរឹងមាំសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍឡាស៊ែរពាក់កណ្តាលចរន្តអគ្គិសនីជំនាន់ក្រោយដែលមានថាមពលខ្ពស់ ល្បឿនលឿន និងតម្លៃទាបផងដែរ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៨ ខែឧសភា ឆ្នាំ ២០២៥