半导体光电器件种类介绍及其工作原理分析

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。光电器件主要有

,利用半导体光敏特性工作的光电导器件,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。这一节中简略地向大家介绍一下这些光电器件的工作原理。

　　一、

 光电导器件

　　本章第一节曾介绍过半导体材料的光敏特性

,即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,或说电导率增大的特性。这个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叫光电导器件。

　　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

 逸出来的

电子及其留下的空位

----- 空穴。电从原子中逃逸出来,必须吉凶服原子的束缚而做功,而光照

正是向电子提供能量

,使它有能力逃逸出来的一种形式。因此,光照可以改变载流子的浓度,从

而必变半导体的电导率。

　　光电导器件主要有光敏电阻、光电二极管光电三极管等。
　　

1.光敏电阻。

　　这是一种半导体电阻。在没有光照时

,电阻很大;在一定波长范围的光照下,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。
　　

2.光电二极管

　　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

和普通二极管不同

,光电二极管是在反向电压下工作的。它的暗电流很小,只有 0 1 微安左右。

在光线照射下产生的电子

----空穴对叫光生载流子,它们参加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。

　　光电二极管主要用于近红外探测器及光电转换的自动控制仪器中

,还可以作为光导

纤维通信的接收器件。

　　

3.光电三极度管:

　　光电三极管的结构与普通三极度管相同

,但基区面积较大,便函于接收更多的入射光

线。入射光在基区激发出电子

----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。二、光伏打器
件

----硅光电池

 
　　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。

　　硅光电池就是一个大面积

PN 结。光照可以使薄薄的 P 型区产生大量的光生载流子。