5.Полупроводниковые приборы в современной микроэлектронике (бис,фотодиоды и светодиоды)

Фотодио́д — приёмник оптического излучения^[1], который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте (разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.

Светодио́дилисветоизлучающий диод(СД,СИД,LEDангл.Light-emitting diode) —полупроводниковый приборс электронно-дырочным переходом, создающийоптическое излучениепри пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нёмполупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром.

6.Принцип действия лазеров.Индуцированние излучение.Особенности излучения лазеров.

Лазер. Основные свойства излучения.

1. Лазерный свет монохроматичен, он состоит из излучения одной частоты. Это означает, что лазерный свет имеет только какой-либо один цвет, тогда как обычный свет составлен из многих цветов.

2. Лазерный свет является когерентным. Когерентность означает, что все электромагнитные колебания распространяются во времени и пространстве в фазе друг с другом. Они формируют волновой фронт.

3. Лазерный свет является коллимированным. Слово "коллимированный" означает, что свет распространяется вдоль прямой линии с очень малым отклонением.

Именно эти три свойства: монохроматичность, когерентность и коллимированность являются необходимыми и достаточными условиями для того, чтобы считать свет лазерным и обуславливают исключительно эффективное воздействие лазерного излучения на биологическую ткань.. Каждая из лазерных систем излучает определенное число линий генерации с фиксированными длинами волн (и, соответственно, частотами), зависящими от активной среды, которая используется в данном лазере.

Взаимодействие лазерного излучения с биологической тканью.

Когда лазерный свет попадает на биологическую ткань, его взаимодействие с ней зависит от частоты и мощности лазерного излучения и свойств самой биологической ткани. При этом может реализоваться один из четырех механизмов:

1. Лазерный свет может отразиться от поверхности ткани. В этом случае с самой биологической тканью ничего не произойдет. Изменится только направление распространения света. Угол отражения будет равен углу падения.

2. Лазерный свет может пройти сквозь вещество. Когда это происходит, лазерный свет не изменяет своего направления.

3. Лазерный свет может рассеяться при вхождении в ткань. Когда это происходит, теряются свойства когерентности и коллимированности (два признака лазерного света) и энергия излучения распределяется в окружающих тканях с потерей плотности мощности света. Количество рассеянной энергии частично зависит от того, как свет данного лазера взаимодействует с хромофорами (светопоглощающими веществами), находящимися в биологической ткани.

4. И, наконец, лазерный свет может быть поглощен веществом. При поглощении лазерного света хромофорами эпидермиса и дермиса происходит преобразование световой энергии в тепловую. Хромофорами (поглотителями света) в организмах являются вода, меланин, гемоглобин и оксигемоглобин, бетта-каротин и коллаген. Каждый хромофор по-разному поглощает свет различных частот. Ни бетта-каротин, ни коллаген не влияют на выбор лазера для лечения кожи, т.к. поглощают излучение разных длин волн примерно одинаково, но зато меланин и оксигемоглобин являются важнейшими компонентами. Вода, являясь главной составляющей всех тканей, также играет важную роль.

Вы́нужденное излуче́ние,индуци́рованное излучение— генерация новогофотонапри переходе квантовой системы (атома,молекулы,ядраи т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньшийэнергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являютсякогерентными.