半导体光电子器件简介及分类

发布时间:2019-05-10 阅读量:824 来源: 发布人: Cloris

利用半导体光-电子(或电-光子)转换效应制成的各种功能器件。它不同于半导体光器件(如光波导开关、光调制器、光偏转器等)。


分类

①发光二极管(LED)和激光二极管(LD):将电能转换成光辐射的电致发光器件。发光管的发散角大,光谱范围宽,寿命长,可靠性高,调制电路简单,成本低,广泛用于速率不太高、传输距离不太远的通信系统,以及显示屏和自动控制等。激光管的光谱较窄、发散角小、方向性强、色散小,于1962年研制成功后,得到迅速发展,广泛用于大容量、长距离的光纤通信系统以及光电集成电路。缺点是温度特性差,寿命比LED短。


半导体光电子器件简介及分类

 

②光电探测器或光电接收器:通过电子过程探测光信号的器件。即将射到它表面上的光信号转换为电信号,如PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)等,现代广泛用于光纤通信系统。


③太阳电池。将光辐射能转换成电能的器件。1954年应用硅PN结首先研制成太阳电池。它能把阳光以高效率直接转换成电能,以低运行成本提供永久性的电力,并且没有污染,为最清洁的能源。根据其结构不同,其效率可达5%~20%。


基本物理过程

从能带论的观点出发,半导体中电子状态的分布如图1,常温下低能量的带(价带)中的状态基本上为价电子所填充,高能量的带(导带)中的状态则空着,二者之间被宽度为Eg的禁带所隔离。在此情况下半导体的导电特性很差,只有发生在导带中的电子或价带中的空态(空穴)才能在外场驱使下参与导电。


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