半導(dǎo)體光電器PPT課件

1、半導(dǎo)體光電器 1.81.8 半導(dǎo)體光電器件半導(dǎo)體光電器件 當(dāng)前，在信號傳輸和存儲的新技術(shù)是有效應(yīng)用當(dāng)前，在信號傳輸和存儲的新技術(shù)是有效應(yīng)用光信號光信號， 如光通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、聲像演唱機用的如光通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、聲像演唱機用的CD或或VCD， CDROM等光電子系統(tǒng)。這種光信號和電信號的接口等光電子系統(tǒng)。這種光信號和電信號的接口 需要一些特殊的器件，即半導(dǎo)體光電器件。需要一些特殊的器件，即半導(dǎo)體光電器件。 采用不同材料、工藝和結(jié)構(gòu)制造的，用于光、電能采用不同材料、工藝和結(jié)構(gòu)制造的，用于光、電能 量或信號轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體電子器件統(tǒng)稱為半導(dǎo)體光電器件。量或信號轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體電子器件統(tǒng)稱為半導(dǎo)體光電器件。

2、 這類器件種類很多，如發(fā)光二極管、激光二極管、光這類器件種類很多，如發(fā)光二極管、激光二極管、光 電二極管、光電三極管、光偶合器等。電二極管、光電三極管、光偶合器等。 半導(dǎo)體光電器 1.8.1 1.8.1 光敏二極管光敏二極管 1.1.結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理 2.2.技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 光敏二極管俗稱光電二極管，是一種將光敏二極管俗稱光電二極管，是一種將光信光信 號轉(zhuǎn)換為電信號的受光器件號轉(zhuǎn)換為電信號的受光器件。其圖形符號為：。其圖形符號為： 光電二極管的基本結(jié)構(gòu)是一個光電二極管的基本結(jié)構(gòu)是一個PN結(jié)，它的管殼上設(shè)結(jié)，它的管殼上設(shè) 置有一個光線入射的玻璃窗口。置有一個光線入射的玻璃窗口。光電二極管工

3、作在光電二極管工作在PN結(jié)結(jié) 的反向特性的反向特性。 光學(xué)參數(shù)主要包括：光譜范圍、靈敏度和峰值波長光學(xué)參數(shù)主要包括：光譜范圍、靈敏度和峰值波長p。 電學(xué)參數(shù)主要包括：暗電流、光電流和最高工作電壓等。電學(xué)參數(shù)主要包括：暗電流、光電流和最高工作電壓等。 在無光照射時，反向電流很小，此電流稱在無光照射時，反向電流很小，此電流稱暗電流暗電流。 當(dāng)有光照射時，由于當(dāng)有光照射時，由于PN結(jié)的光敏特性，產(chǎn)生結(jié)的光敏特性，產(chǎn)生光生載流子光生載流子， 在反向電壓的作用下，光生載流子參與導(dǎo)電，形成比無光在反向電壓的作用下，光生載流子參與導(dǎo)電，形成比無光 照射時大得多的反向電流，此電流稱照射時大得多的反向電流，此電

4、流稱光電流光電流。 光電流與光照強度成正比，當(dāng)外電路接上負載時，便光電流與光照強度成正比，當(dāng)外電路接上負載時，便 可獲得隨光照強弱變化的電信號，于是實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換?？色@得隨光照強弱變化的電信號，于是實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。 A K 半導(dǎo)體光電器 光電三極管的工作原理與光電二極管的相同，光電三光電三極管的工作原理與光電二極管的相同，光電三 極管工作在放大狀態(tài)，其光電轉(zhuǎn)換是在集電結(jié)耗盡層內(nèi)進極管工作在放大狀態(tài)，其光電轉(zhuǎn)換是在集電結(jié)耗盡層內(nèi)進 行的。在光敏面積相同的條件下，光敏三極管的靈敏度是行的。在光敏面積相同的條件下，光敏三極管的靈敏度是 光敏二極管的光敏二極管的倍，因此，光敏三極管的光敏面積可以做很倍

5、，因此，光敏三極管的光敏面積可以做很 小，適合于要求較高封裝密度的場合。小，適合于要求較高封裝密度的場合。 1.8.2 1.8.2 雙極型光敏三極管雙極型光敏三極管 1.1.結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理 2.2.技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 雙極型光敏三極管俗稱光電三極管，其結(jié)構(gòu)與普通三雙極型光敏三極管俗稱光電三極管，其結(jié)構(gòu)與普通三 極管相似。光電三極管的有三個引腳，兩個引腳結(jié)構(gòu)的。極管相似。光電三極管的有三個引腳，兩個引腳結(jié)構(gòu)的。 兩個引線結(jié)構(gòu)中，兩個引線結(jié)構(gòu)中，聚光窗口聚光窗口即為基極。其圖形符號為：即為基極。其圖形符號為： 光學(xué)參數(shù)主要包括：光譜范圍、靈敏度和峰值波長光學(xué)參數(shù)主要包括：光譜范圍、靈敏度和峰值

6、波長p。 電學(xué)參數(shù)主要包括：暗電流、光電流和最高工作電壓等。電學(xué)參數(shù)主要包括：暗電流、光電流和最高工作電壓等。 C E B C E 半導(dǎo)體光電器 1.8.3 1.8.3 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 1.1.原理及結(jié)構(gòu)原理及結(jié)構(gòu) 2.2.技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 發(fā)光二極管是一種將發(fā)光二極管是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能電能直接轉(zhuǎn)換成光能 的發(fā)光器件，簡稱的發(fā)光器件，簡稱LED，其圖形符號為：其圖形符號為： LED的基本結(jié)構(gòu)是一個的基本結(jié)構(gòu)是一個PN結(jié)。結(jié)。 當(dāng)管子施加正向電壓時，多數(shù)載流子的擴散運動加強，它當(dāng)管子施加正向電壓時，多數(shù)載流子的擴散運動加強，它 們在空間電荷區(qū)們在空間電荷區(qū)復(fù)合時放出能量復(fù)合時放出能

7、量，并大部分轉(zhuǎn)換成光能。并大部分轉(zhuǎn)換成光能。 光電器件的參數(shù)分為光電器件的參數(shù)分為電學(xué)和光學(xué)電學(xué)和光學(xué)參數(shù)兩類。參數(shù)兩類。 光學(xué)參數(shù)光學(xué)參數(shù)主要包括：主要包括：峰值波長峰值波長p、發(fā)光強度發(fā)光強度L 電學(xué)參數(shù)電學(xué)參數(shù)主要包括：主要包括：正向電壓、正向電流正向電壓、正向電流和和極限工作電流極限工作電流、 反向電流、擊穿電壓反向電流、擊穿電壓等。等。 A K LED能夠發(fā)光，是由于它采用的能夠發(fā)光，是由于它采用的半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料和和摻雜濃度摻雜濃度 與與普通二極管有所不同普通二極管有所不同，通常采用，通常采用砷化鎵、磷化鎵砷化鎵、磷化鎵等化合等化合 物半導(dǎo)體，其摻雜物半導(dǎo)體，其摻雜濃度較高濃度

8、較高。 半導(dǎo)體光電器 發(fā)光二極管廣泛用于發(fā)光二極管廣泛用于信號顯示和傳輸信號顯示和傳輸。它單個作成矩。它單個作成矩 形、圓形用，也可多個組成某種形狀，如形、圓形用，也可多個組成某種形狀，如七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管。 共陰極連接共陰極連接 g a b c d e f 共陽極連接共陽極連接 3.3.應(yīng)用應(yīng)用 g a b c d e f g a b c d e f 半導(dǎo)體光電器 1.8.4 1.8.4 光耦合器光耦合器 1. 1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2.2.特點特點 1）隔離強電與弱電系統(tǒng)，絕緣電阻高。）隔離強電與弱電系統(tǒng)，絕緣電阻高。 2）抗干擾能力強）抗干擾能力強. 輸入輸入 輸出輸出 由于輸入與輸出之間沒有直接電氣聯(lián)系，信號傳輸是由于輸入