半导体光电器件
2006/5/23 15:28:36 电源在线网
半导体光电器件是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。光电器件主要包括利用半导体光敏特性工作的光电导器件，以及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。
半导体材料的光敏特性，指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，换句话说也就是电导率增大的特性。上述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就称为光电导器件。
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，也就是空穴。电子要从原子中逃逸出来，必须克服原子的束缚，而光照可以向电子提供所需的能量。因此，光照可以改变载流子的浓度，从而必然会改变半导体的电导率。
光电导器件主要有光敏电阻、光电二极管和光电三极管等。光敏电阻是一种半导体电阻。在没有光照时，电阻很大；在一定波长范围的光照下，其电阻值明显变小。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。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。但与普通二极管不同的是，光电二极管是在反向电压下工作的。在光线照射下产生的空穴对叫光生载流子，它们参与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。光电三极度管的结构与普通三极度管相同，但基区面积较大，便于接收更多的入射光线。入射光在基区激发出空穴时，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。
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。硅光电池的用途极度为广泛，主要用于下述几个方面：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；硅光电池可以作为近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光准直、电影还音等设备的光感受器；硅光电池可以作为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，主要包括发光二极管、红外光源、半导体发光数字管等。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），因半导体材料及掺杂成分不同而不同。常见的发光颜色为黄、绿、红等颜色。发光二极管工作电压很低（15～3伏），工作电流很小（10～30毫安）。
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，可以作为各种小型计算器及数字显示仪表的数字显示用。
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。当给耦合器输入一个电信号时，发光器件就会发光，光被光接收器件接收后，又被转成换成电信号输出。因为输入－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触点疲劳的问题，因此可靠性很高。
半导体材料的光敏特性，指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，换句话说也就是电导率增大的特性。上述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就称为光电导器件。
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，也就是空穴。电子要从原子中逃逸出来，必须克服原子的束缚，而光照可以向电子提供所需的能量。因此，光照可以改变载流子的浓度，从而必然会改变半导体的电导率。
光电导器件主要有光敏电阻、光电二极管和光电三极管等。光敏电阻是一种半导体电阻。在没有光照时，电阻很大；在一定波长范围的光照下，其电阻值明显变小。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。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。但与普通二极管不同的是，光电二极管是在反向电压下工作的。在光线照射下产生的空穴对叫光生载流子，它们参与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。光电三极度管的结构与普通三极度管相同，但基区面积较大，便于接收更多的入射光线。入射光在基区激发出空穴时，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。
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。硅光电池的用途极度为广泛，主要用于下述几个方面：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；硅光电池可以作为近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光准直、电影还音等设备的光感受器；硅光电池可以作为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，主要包括发光二极管、红外光源、半导体发光数字管等。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），因半导体材料及掺杂成分不同而不同。常见的发光颜色为黄、绿、红等颜色。发光二极管工作电压很低（15～3伏），工作电流很小（10～30毫安）。
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，可以作为各种小型计算器及数字显示仪表的数字显示用。
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。当给耦合器输入一个电信号时，发光器件就会发光，光被光接收器件接收后，又被转成换成电信号输出。因为输入－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触点疲劳的问题，因此可靠性很高。
声明：本信息内容的真实性未经电源在线网证实，仅供参考。
