一
、光電導器件

半ban導dao體ti材cai料liao的de光guang敏min特te性xing即ji當dang半ban導dao體ti材cai料liao受shou到dao一yi定ding波bo長chang光guang線xian的de照zhao射she時shi
，其qi電dian阻zu率lv明ming顯xian減jian小xiao
，或huo說shuo電dian導dao率lv增zeng大da的de特te性xing。這zhe個ge現xian象xiang也ye叫jiao半ban導dao體ti的de光guang電dian導dao特te性xing。利li用yong這zhe個ge特te性xing製zhi作zuo的de半ban導dao體ti器qi件jian叫jiao光guang電dian導dao器qi件jian。

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(kong)穴(xue)。電(dian)從(cong)原(yuan)子(zi)中(zhong)逃(tao)逸(yi)出(chu)來(lai)，必(bi)須(xu)吉(ji)凶(xiong)服(fu)原(yuan)子(zi)的(de)束(shu)縛(fu)而(er)做(zuo)功(gong)
，而(er)光(guang)照(zhao)正(zheng)是(shi)向(xiang)電(dian)子(zi)提(ti)供(gong)能(neng)量(liang)
，使(shi)它(ta)有(you)能(neng)力(li)逃(tao)逸(yi)出(chu)來(lai)的(de)一(yi)種(zhong)形(xing)式(shi)。因(yin)此(ci)，光(guang)照(zhao)可(ke)以(yi)改(gai)變(bian)載(zai)流(liu)子(zi)的(de)濃(nong)度(du)，從(cong)而(er)必(bi)變(bian)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)導(dao)率(lv)。

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
；在一定波長範圍的光照下，電阻值明顯變小。製作光敏電阻的材料主要有矽、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，用硫化鎘單晶製造的光敏電阻對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製成各種光探測器。
感光麵積大的光敏電阻，可以獲得較大的明暗電阻差。如國產625-A型硫化鎘光敏電阻，其光照電阻小於50千歐，暗電阻大於50兆歐。

2.光電二極管

光電二極管的管芯也是一個PN結，隻是結麵積比普通二極管大
，便於接收光線。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，隻有0 1微安左右。在光線照射下產生的電子——空(kong)穴(xue)對(dui)叫(jiao)光(guang)生(sheng)載(zai)流(liu)子(zi)，它(ta)們(men)參(can)加(jia)導(dao)電(dian)會(hui)增(zeng)大(da)反(fan)向(xiang)飽(bao)和(he)電(dian)流(liu)。光(guang)生(sheng)載(zai)流(liu)子(zi)的(de)數(shu)量(liang)與(yu)光(guang)強(qiang)度(du)有(you)關(guan)，因(yin)此(ci)
，反(fan)向(xiang)飽(bao)和(he)電(dian)流(liu)會(hui)隨(sui)著(zhe)光(guang)強(qiang)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)
，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)把(ba)光(guang)信(xin)號(hao)的(de)變(bian)化(hua)轉(zhuan)為(wei)電(dian)流(liu)及(ji)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)。

光電二極管主要用於近紅外探測器及光電轉換的自動控製儀器中
，還可以作為光導纖維通信的接收器件。

3.光電三極管

光電三極管的結構與普通三極度管相同，但基區麵積較大
，便函於接收更多的入射光線。入射光在基區激發出電子——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製集電極電流。光電三極管比光電二極管有更高的靈敏度。

二、光伏打器件——矽光電池

半導體PN結在受到光照射時能產生電動勢的效應
，叫光伏打效應。矽光電池就是利用光伏打效應將光能直接換成電能的半導體器件。

矽光電池就是一個大麵積PN結。光照可以使薄薄的P型區產生大量的光生載流子。這些光生電子和空穴，會向PN結方向擴散。擴散過程中，一部分電子和空穴複合消失，大部分擴散到PN結邊緣。在結電場的作用下，大部分光生空穴被電場推回P型區而不能穿越PN結；大部分光生電阻卻受到結電場的加速作用穿越PN結，到達N型區。隨著光生電子在N型區的積累及光生空穴在P型號區的積累，會在在PN對的兩側產生一個穩定的電位差，這就是光生電動勢。當光電池兩端接有負載時，將有電流流過負載，起著電池的作用。

矽光電池的用途極度為廣泛。主要用於下述幾個方麵：

能源——矽光電池串聯或並聯組成電池組與鎳鎘電池配合、可作為人造成衛星
、宇宙飛船
、航標燈、無人氣象站等設備的電源；也可做電子手表、電子計算器
、小型號汽車、遊艇等的電源。
光電檢測器件——用作近紅外探測器
、光電讀出
、光電耦合、激光準直、電影還音等設備的光感受器。
光電控製器件——用作光電開關等光電控製設備的轉換器件。

三、半導體發光器件

半導體發光器件是一種將電能轉換成光能的器件。它包括發光二極管
、紅外光源、半導體發光數字管等。

1.發光二極管

發光二極管的管芯也是一個PN結
，並具有單向導電性。PN結加上正向電壓時，電子由N區渡越（擴散）到dao空kong間jian電dian荷he區qu與yu空kong穴xue複fu合he而er釋shi放fang出chu能neng量liang。這zhe些xie能neng量liang大da部bu分fen以yi發fa光guang的de形xing式shi出chu現xian，因yin此ci，可ke以yi直zhi接jie將jiang電dian能neng轉zhuan換huan成cheng光guang能neng。發fa光guang二er極ji管guan的de發fa光guang顏yan色se（波長），困半導體材料及摻雜成分不同而不同。常用的有黃、綠、紅等顏色的發光二極管。

發光二極管工作電壓很低（1 5-3伏），工作電流很小（10-30毫安）
，耗電極省。可作燈光信號顯示、快速光源
，也呆同時起整流和發光兩種作用。

2.發光數字管

把磷化镓發光管或磷化镓發光管的管芯製成條狀，用七條發光管組成七段式數字顯示管，可以顯示從0到9的十個數字。這種半導體數字顯示管的優點是體積小
、耗電省、壽命長、響應速度快。它可以作為各種小型計算器及數字顯示儀表的數字顯示用。

3.光電耦合器

把半導體發光器件和光敏器件組合封閉裝在一起，就組成了具有電——光——電dian轉zhuan換huan功gong能neng的de光guang電dian耦ou合he器qi。顯xian然ran


，給gei耦ou合he器qi輸shu入ru一yi個ge電dian信xin號hao，發fa光guang器qi件jian就jiu發fa光guang
，光guang被bei光guang接jie收shou器qi件jian接jie收shou後hou，又you轉zhuan成cheng換huan成cheng電dian信xin號hao輸shu出chu。因yin為wei輸shu入ru主zhu輸shu出chu之zhi間jian用yong光guang進jin行xing耦ou合he。所suo以yi輸shu出chu端duan對dui輸shu入ru端duan沒mei有you反fan饋kui，具ju有you優you良liang的de隔ge離li性xing能neng和he抗kang幹gan擾rao性xing能neng。光guang電dian耦ou合he器qi又you是shi光guang電dian開kai關guan，這zhe種zhong光guang電dian開kai關guan不bu存cun在zai繼ji電dian器qi中zhong機ji械xie點dian易yi疲pi勞lao的de問wen題ti，可ke靠kao性xing很hen高gao。

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