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　　半導體光電器件的工作原理

　　半導體光電器件是把光和電這兩種物理量聯(lián)系起來,使光和電互相轉(zhuǎn)化的新型半導體器件。光電器件主要有,利用半導體光敏特性工作的光電導器件,利用半導體光伏打效應工作的光電池和半導體發(fā)光器件等。這一節(jié)中簡略地向大家介紹一下這些光電器件的工作原理。

　　一、 光電導器件

　　本章第一節(jié)曾介紹過半導體材料的光敏特性,即當半導體材料受到一定波長光線的照射時,其電阻率明顯減小,或說電導率增大的特性。這個現(xiàn)象也叫半導體的光電導特性。利用這個特性制作的半導體器件叫光電導器件。

　　半導體材料的電導率是由載流子濃度決定的。載流子就是由半導體原子 逸出來的電子及其留下的空位----- 空穴。電從原子中逃逸出來,必須吉兇服原子的束縛而做功,而光照正是向電子提供能量,使它有能力逃逸出來的一種形式。因此,光照可以改變載流子的濃度,從而必變半導體的電導率。

　　光電導器件主要有光敏電阻、光電二極管光電三極管等。

　　1.光敏電阻。

　　這是一種半導體電阻。在沒有光照時,電阻很大;在一定波長范圍的光照下,電阻值明顯變小。制作光敏電阻的材料主要有硅、鍺、硫化鎘、銻化銦、硫化鉛、硒化鎘、硒化鉛等。硫化鎘光敏電阻對可見光敏感,用硫化鎘單晶制造的光敏電阻對X射線、Γ射線也敏感;硫化鉛和銻化銦對紅線外線光敏感。利用這些光敏電阻可以制成各種光探測器。

　　感光面積大的光敏電阻,可以獲得較大的明暗電阻差。如國產(chǎn)625-A型硫化鎘光敏電阻,其光照電阻小于50千歐,暗電阻大于50兆歐。

　　2.光電二極管

　　光電二極管的管芯也是一個PN結(jié),只是結(jié)面積比普通二極管大,便于接收光線。但和普通二極管不同,光電二極管是在反向電壓下工作的。它的暗電流很小,只有0 1微安左右。在光線照射下產(chǎn)生的電子----空穴對叫光生載流子,它們參加導電會增大反向飽和電流。光生載流子的數(shù)量與光強度有關,因此,反向飽和電流會隨著光強的變化而變化,從而可以把光信號的變化轉(zhuǎn)為電流及電壓的變化。

　　光電二極管主要用于近紅外探測器及光電轉(zhuǎn)換的自動控制儀器中,還可以作為光導纖維通信的接收器件。

　　3.光電三極度管:

　　光電三極管的結(jié)構(gòu)與普通三極度管相同,但基區(qū)面積較大,便函于接收更多的入射光線。入射光在基區(qū)激發(fā)出電子----空穴時,形成基極電流,而集電極電流是基極電流Β倍,因此光照便能有效地控制集電極電流。光電三極管比光電二極管有更高的靈敏度。