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半導體光電器件
鎖定
- 中文名
- 半導體光電器件
- 含 義
- 使光和電互相轉化
- 利 用
- 半導體的光電效應
- 主要有
- 半導體光敏特性工作的光電導器件
半導體光電器件光電導器件
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逃逸出來的電子及其留下的空位----- 空穴。電子從原子中逃逸出來,必須克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,從而改變半導體的電導率。
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。
感光面積大的光敏電阻,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,只是結面積比普通二極管大,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,只有0 1微安左右。在光線照射下產生的電子----空穴對叫光生載流子,它們參加導電會增大反向飽和電流。光生載流子的數量與光強度有關,因此,反向飽和電流會隨着光強的變化而變化,從而可以把光信號的變化轉為電流及電壓的變化。
3·光電三極管
光電三極管的結構與普通三極度管相同,但基區面積較大,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制集電極電流。光電三極管比光電二極管有更高的靈敏度。
圖表-30示出了光電三極管的結構和符號。
半導體光電器件光伏打器件
圖表3-31是硅光電池的結構和電路符號圖。從圖中可見硅光電池就是一個大面積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。隨着光生電子在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,起着電池的作用。
硅光電池的用途極度為廣泛。主要用於下述幾個方面:
光電控制器件----用作光電開關等光電控制設備的轉換器件。
半導體光電器件種類
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)到空間電荷區與空穴複合而釋放出能量。這些能量大部分以發光的形式出現,因此,可以直接將電能轉換成光能。發光二極管的發光顏色(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。
圖表-22是發光二極管的外形用符號圖。
2·發光數字管
把磷化鎵發光管或磷化鎵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。
圖:3-33為半導體發光數碼管的示意圖。
3·光電耦合器