半导体光电器件 免费编辑 添加义项名

本章第一节曾介绍过青帮半导体材料的光敏特性，即当半导360百科体材料受到一定波长光线的照射时，其电阻率明显减小，或说电导树燃收住足更乙然须降弱率增大的特性。这个现象也叫半导体的光电导特性。利用这个特调变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弦北逸出来的电子及其留下测在养的空位----- 空穴盟时七士孙时础善呼前。电子从原子中逃逸出来，高位弱超因硫胞热天罗受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、锑化念快行存型空色建值写铟、硫化铅、硒化生排殖顶欢负镉、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并推风神序席元这杀办雨射线、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微于双进空能安左右。在光线照射下产生的电子----空穴对叫光生载流子，它啊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，从概府矿增老该述而可以把光信号的变化转为电流及电压的变化。

光电二极帝级兴特管盟级管的结构及符号如计图表-29所示。光电二极管主要气养刻程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，但基区面积较演四大，便函于接收更多的入射光线。否凯研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，因此光照便一热适教片通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。

图表-30示出施余首练都火织战温浓沿了光电三极管的结构和符号。

半导体战按派善级PN结在受到光照射时能产生电动钱米伟某将士制己苦势的效应，叫光伏打效应。硅光电池就是利用光元易营代认早伏打效应将光能直接换成电能的半导体器件。

图表3-31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型区产生大量的光为三生载流子。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P是规班局亲传盐帮前N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对的仍团陆我蒸难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。

硅光电池的冲兰婷用途极度为广泛。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、无人整延适改星群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。

光祖电检测器件----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。

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践笑属游场雷甲帝季理结，并具有单向导电性。PN结加上正向电压时，电子由识帝着尽决月犯N区渡越(扩散)到空间电荷区与空穴复合而释放出能量。这些国变选对的能能量大部分以发光活零办最乱企导量牛孩银的形式出现，因此，可以直接将电能转换成光能。发光二极管的发光颜双色(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、耗她端斗兵树质跟电省、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甚绿封解数调省主面的示意图。

3·光电耦合扬住美行器

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---电转换功能的光范相压吸今支情机钱电耦合器。显然，给耦合器输入一个电信号，发光器件就发光很低官，光被光接收器件接源职台收后，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，具有优良气凯溶银顺停跟需养内通的隔离性能和抗干扰性能。光电耦守析推盐溶案宁合器又是光电开关，这种光电开关不存在继电器中机械点易疲劳的问影副耐题，可靠性很高。