檢視半导体光电器件的原始碼

'''半导体光电器件'''
是指把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化的[[新型半导体器件]]。即利用半导体的[[光电效应]][[（或热电效应）]]制成的器件。光电器件主要有，利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。这一节中简略地向大家介绍一下这些光电器件的工作原理。半导体光电器件如[[光导管]]、[[光电池]]、[[光电二极管]]、[[光电晶体管]]等；[[半导体热电器件]]如[[热敏电阻]]、[[温差发电器]]和[[温差电致冷器]]等。

中文名半导体光电器件含    义使光和电互相转化利    用半导体的光电效应主要有半导体光敏特性工作的光电导器件

[[File:U=946080676,3325342&fm=26&gp=0.jpg|缩略图 [https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1598519337869&di=7d94825193fffca8370b4882c434cb97&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fwww.anpico.com%2FUpload%2FProductBigPic%2F201162816005758618.jpg 原图链接][https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1598519337869&di=7d94825193fffca8370b4882c434cb97&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fwww.anpico.com%2FUpload%2FProductBigPic%2F201162816005758618.jpg 图片来源百度]]]

==光电导器件==
曾介绍过半导体材料的光敏特性，即当半导体材料受到一定波长光线的照射时，其电阻率明显减小，或说电导率增大的特性。这个现象也叫半导体的光电导特性。利用这个特性制作的半导体器件叫[[光电导器件]]。半导体材料的[[电导率]]是由载流子浓度决定的。[[载流子]]就是由半导体原子逃逸出来的电子及其留下的空位----- 空穴。电子从原子中逃逸出来，必须克服原子的束缚而做功，而光照正是向电子提供能量，使它有能力逃逸出来的一种形式。因此，光照可以改变载流子的浓度，从而改变半导体的[[电导率]]。光电导器件主要有[[光敏电阻]]、[[光电二极管]][[光电三极管]]等。
1·光敏电阻
这是一种半导体电阻。在没有光照时，电阻很大；在一定波长范围的光照下，电阻值明显变小。制作光敏电阻的材料主要有硅、锗、硫化镉、锑化铟、硫化铅、硒化镉、硒化铅等。硫化镉光敏电阻对可见光敏感，用硫化镉单晶制造的光敏电阻对X射线、γ射线也敏感；硫化铅和锑化铟对红线外线光敏感。利用这些光敏电阻可以制成各种光探测器。感光面积大的光敏电阻，可以获得较大的明暗电阻差。如国产625-A型硫化镉光敏电阻，其光照电阻小于50千欧，暗电阻大于50兆欧。
2·光电二极管
光电二极管的管芯也是一个PN结，只是结面积比普通二极管大，便于接收光线。但和普通二极管不同，光电二极管是在反向电压下工作的。它的暗电流很小，只有0 1微安左右。在光线照射下产生的电子----空穴对叫光生载流子，它们参加导电会增大反向饱和电流。光生载流子的数量与光强度有关，因此，反向饱和电流会随着光强的变化而变化，从而可以把光信号的变化转为电流及电压的变化。光电二极管的结构及符号如图表-29所示。光电二极管主要用于近红外探测器及光电转换的自动控制仪器中，还可以作为光导纤维通信的接收器件。
3·光电三极管
光电三极管的结构与普通三极度管相同，但基区面积较大，便函于接收更多的入射光线。入射光在基区激发出电子----空穴时，形成基极电流，而集电极电流是基极电流β倍，因此光照便能有效地控制集电极电流。光电三极管比光电二极管有更高的灵敏度。示出了光电三极管的结构和符号。

[[File:U=1309203585,3373879388&fm=26&gp=0.jpg|缩略图 [https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=1309203585,3373879388&fm=26&gp=0.jpg 原图链接][https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=1309203585,3373879388&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度]]]

==光伏打器件==
半导体PN结在受到光照射时能产生电动势的效应，叫[[光伏打效应]]。[[硅光电池]]就是利用光伏打效应将光能直接换成电能的半导体器件。
是硅光电池的结构和[[电路符号图]]。从图中可见硅光电池就是一个大面积PN结。光照可以使薄薄的P型区产生大量的光生载流子。这些光生电子和空穴，会向PN结方向扩散。扩散过程中，一部分电子和空穴复合消失，大部分扩散到PN结边缘。在结电场的作用下，大部分光生空穴被电场推回P型区而不能穿越PN结；大部分光生电阻却受到结电场的加速作用穿越PN结，到达N型区。随着光生电子在N型区的积累及光生空穴在P型号区的积累，会在在PN对的两侧产生一个稳定的电位差，这就是光生电动势。当光电池两端接有负载时，将有电流流过负载，起着电池的作用。[[硅光电池]]的用途极度为广泛。主要用于下述几个方面：
能源----硅光电池串联或并联组成电池组与镍镉电池配合、可作为[[人造成卫星]]、[[宇宙飞船]]、[[航标灯]]、[[无人气象站]]等设备的电源；也可做[[电子手表]]、[[电子计算器]]、[[小型号汽车]]、[[游艇]]等的电源。[[光电检测器件]]----用作近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光准直、电影还音等设备的光感受器。[[光电控制器件]]----用作光电开关等光电控制设备的转换器件。

==种类== [Please purchase a license if using PhraseExpress for non-personal tasks] 
半导体发光器件是一种将电能转换成光能的器件。它包括[[发光二极管]]、[[红外光源]]、[[半导体发光数字管]]等。
1·发光二极管
发光二极管的管芯也是一个PN结，并具有单向导电性。PN结加上正向电压时，电子由N区渡越（扩散）到空间电荷区与空穴复合而释放出能量。这些能量大部分以发光的形式出现，因此，可以直接将电能转换成光能。发光二极管的发光颜色（波长），困半导体材料及掺杂成分不同而不同。常用的有黄、绿、红等颜色的发光二极管。
发光二极管工作电压很低（1 5-3伏），工作电流很小（10-30毫安），耗电极省。可作灯光信号显示、快速光源，也呆同时起整流和发光两种作用。
图表-22是发光二极管的外形用符号图。
2·发光数字管
把磷化镓发光管或磷化镓发光管的管芯制成条状，用七条发光管组成七段式数字显示管，可以显示从0到9的十个数字。这种半导体数字显示管的优点是体积小、耗电省、寿命长、响应速度快。它可以作为各种小型计算器及数字显示仪表的数字显示用。
图：3-33为半导体发光数码管的示意图。
3·光电耦合器
把半导体发光器件和光敏器件组合封闭装在一起，就组成了具有电---光---电转换功能的光电耦合器。显然，给耦合器输入一个电信号，发光器件就发光，光被光接收器件接收后，又转成换成电信号输出。因为输入主输出之间用光进行耦合。所以输出端对输入端没有反馈，具有优良的隔离性能和抗干扰性能。光电耦合器又是光电开关，这种光电开关不存在继电器中机械点易疲劳的问题，可靠性很高。

[[Category:330 物理學總論]]