第三章 通信用光器件
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半导体激光器是向半导体PN结注入电 流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射， 再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产 生激光振荡的。
（2）激光
激 光 ， 其 英 文 LASER 就 是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(受激辐射的光放大)的缩写。所 以讨论激光器工作原理要从受激辐射开始。
如果 N2 > N1，即受激辐射大于受激 吸收，当光通过这种物质时，会产生放大 作用，这种物质称为 激活物质。N2 > N1 的分布，和正常状态( N1 > N2 )的分布相 反，所以称为粒子数反转分布。
问题是:
如何实现粒子数反转分布的状态呢?
（1）要在能级间实现粒子数反转分布， 物质系统中必须存在3个能级或3个以上的 能级。理论证明，在二能级的物质系统中， 能级间不可能形成粒子数反转分布的状态。
PN结半导体激光器是用PN结作激活 区，用半导体天然解里面作为反射镜组 成光子谐振腔，外加正向偏压作为泵浦 源。
（二）光和物质相互作用
有源器件的物理基础是光和物质相互 作用的效应。在物质的原子中，存在许多 能级，最低能级E1称为基态，能量比基态 大的能级 Ei (i=2, 3, 4 …) 称为激发态。 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发 态之间的跃迁有三种基本方式。
1917年爱因斯坦根据辐射与原子 相互作的量子理论提出，光与物质的 相互作用时，将发生:
对光源性能的基本要求
1 光源发光波长必须与光纤低损耗窗口相符 石英光纤的损耗特性有三个低损耗窗
口，其中心波长分别为 850 nm、1310 nm 和 1550 nm。因此，光源的发光波长应与 三个低损耗窗口相符。
2 足够的光输出功率 在室温下长时间连续工作的光源，必
须按光通信系统设计的要求，能提供足够 的光输出功率。
本章重点要求：
1、了解光源和光检测器的概念及其 在光纤通信系统中作用；
2、理解激光器的发光机理； 3、掌握发光二极管、半导体激光器、 光电二极管、雪崩光电二极管等的工作原 理及其主要特性。
3.1 光源
光源是光发射机的关键器件，其功能 是把电信号电流转换为光信号功率,即实现 电/光转换。
目前光纤通信广泛使用的光源主要有 半导体激光二极管或称激光器(LD)和发光 二极管或称发光管(LED)。
在激活区，电子空穴对复合发射出光
三 、激光振荡和光学谐振腔
粒子数反转分布是产生受激辐射的必 要条件，但还不能产生激光。只有把激活 物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方 向进行选择，才能获得连续的光放大和激 光振荡输出。
1、法布里-珀罗 (F-P) 谐振腔
激光器是由反射率为100%（R=1）的 全反射镜与反射率为90%~95%（R<1）的 部分反射镜平行放置在工作物质两端以构 成光学谐振腔。并被称为法布里-珀罗 (Fabry Perot，F-P)谐振腔。
允许的调制速率要高或响应速度要快， 以满足系统的大传输容量的要求。
6 光谱宽度要窄 光谱单色性要好，即谱线宽度要窄，
以减小光纤色散对带宽的限制。 LD 线宽< 2nm； LED 线宽在100nm左右。
7 与光纤之间的耦合效率高 光源发出的光最终要耦合进光纤才能
进行传输，因此希望光源与光纤之间有较 高的耦合效率，使入纤功率大，中继间距 加大。
(3) 受激辐射
在高能级 E2 的电子，受到入射光的 作用，被迫跃迁到低能级 E1上，释放的能 量产生光辐射，这个过程是在外界条件刺 激下产生的，因而称为受激辐射。受激辐 射产生的光子与入射光子叠加，使光得到 放大，因而受激辐射是产生激光的最重要 的过程。
受激辐射是受激吸收的逆过程。电子 在 E1 和 E2 两个能级之间跃迁，吸收的 光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔 条件，即
纵模
相位条件是：谐振腔的长度应为半波 长的整数倍。对于给定的激光器，满足相 位条件的波长称为激光模式，有一个波长 对应一个模式，它与前面讨论的光纤中的 模是不一样的，前者为波导模式， 后者严 格地说是空间模式，为了区别开，可以称 为纵模。
四、 PN结半导体激光器产生激光的原理
PN结半导体激光器产生激光的原理
法布里-珀罗 (F-P) 谐振腔
由于谐振腔内的激活物质具有粒子数 反转分布，可以用它产生的自发辐射光作 为入射光。入射光经反射镜反射，沿轴线 方向传播的光被放大，在谐振腔中沿非轴 线方向的光子很快逸出了腔外，而沿轴线 方向的光子往复传输，不断被放大，且方 向性、增益不断改善，最后从反射镜输出， 即为激光。
e e th2L 2l (R1R2 ) e( th )2L R1R2 1
激光振荡需要满足的阈值条件为
e R R ( th )2L 12
1
式 中 ， γth 为 阈 值 增 益 系 数 ， α 为 谐 振 腔 内
激活物质的损耗系数，L为谐振腔的长度， R1，R2< 1 为两个反射镜的反射率。
填满，故称为满带。 （4）禁带 导带底的能量和价带顶的能量之间的能
量差称为禁带宽度或带隙。电子不可能占据 禁带。
（二）电子分布
根据量子统计理论，在热平衡状态下，能 量为 E 的能级被电子占据的概率为费米分布：
p(E)
1
1 E exp(
Ef
)
kT
式中，k为波兹曼常数，T为热力学温度。Ef 称为费米能级，它是半导体的一个参数。
th
1 2L
ln
1 R1R2
1 1 ln
1
3.3 mm1
2 0.5 0.32 0.32
（2）相位条件
激光振荡需要满足的相位条件为
2L q2 q 1, 2,3,
可以写成
Lq
2n
或 2nL
q
式中，λ为激光波长，n为激活物质的折射 率，q=1, 2, 3 …称为纵模模数。
目前激光二极管能提供500微瓦到10 毫瓦的输出光功率；发光二极管可提供10 微瓦到1毫瓦的输出光功率。
3 可靠性高、寿命长
现在的激光二极管可靠性比较高，寿 命长。
激光二极管寿命105小时，发光二极管 寿命107小时。
4 温度稳定性好 器件应能在常温下以连续波方式工作，
要求温度稳定性好。 5 调制特性好
（四）粒子数反转分布
产生受激辐射和产生受激吸收的物质 是不同的。设在单位物质中，处于低能级 E1和处于高能级 E2 (E2 > E1) 的粒子数分 别为 N1 和 N2。
在热平衡条件下，各能级上的粒子数分 布满足玻尔兹曼统计分布。
E2 E1
N e 2
kT
N1
式中，k = 1.381×10-23 J/K，为波尔兹曼常数， T 为绝对温度。由于
电子填充能带时，将从最低能带开始 向上依次填充各个能带的能级。
（1） 价带 原子最外层的价电子所占据的能带称
为价带。（价带中的电子不能导电，价带 中只有空穴才能导电）； （2）导带
价带上面邻近的空带，即自由电子占 据的能带称为导带。
原子的电子与空穴的复合发光过程， 主要发生在导带和价带之间。
（3）满带 除了最外层外，内层所有能带都被电子
当PN结加上正向偏压时，破坏了热平衡时统 一的费米能级，在P区和N区各自形成了准费米能 级。这时，导带中费米能级以下充满了电子，价 带中费米能级以上没有电子，因此，形成了粒子 数反转分布，成为激活区，称为半导体激光器的 有源区。
外加正向偏压将N区的电子、P区的 空穴注入到PN结，实现了粒子数反转分布， 即使之成为激活物质（PN结为激活区）。 在激活区，电子空穴对复合发射出光。
当P型半导体N型半导体结合时形成PN结后， 由于载流子向对方互相扩散的结果，使N区的费 米能级降低，P区的费米能级升高，达到热平衡 时，形成了统一的费米能级。
因此在热平衡状态下，高能级上电子数少， 低能级上电子数多，未能形成粒子数反转分布。
接触后PN半导体的能带图
（3）外加正向偏压下 PN 结半导体的能带图
(E2-E1) > 0 ，T > 0， 所以在这种状态下，总是 N1 > N2。
（1）吸收物质
我们把这种 N1 > N2 分布称为粒子数正 常分布,如图。在热平衡状态下，N1 > N2， 受激吸收大于受激辐射。当光通过这种物质 时，光波总是被吸收，光强按指数衰减， 这种物质称为吸收物质。
（2）粒子数反转分布
例：对于GaAs材料的半导体激光器，其非 涂覆解里面上R1=R2=0.32(也就是32%的辐 射光在端面上被反射)，激活物质的损耗系
数 α=1mm-1 ， 谐 振 腔 长 L=500μm ， 求 阈 值
增益系数γth 。
由阈值条件得
( th ) 2L ln R1R2 0
阈值增益系数为
(1)受激吸收 (2)自发辐射 (3)受激辐射 三种基本物理过程。
(1)受激吸收
在正常状态下，电子处于低能级E1， 在入射光作用下，它会吸收光子的能量 跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激 吸收。受激吸收将使外界光能减少。
(2) 自发辐射
在高能级 E2 的电子是不稳定的，即 使没有外界的作用，也会自动地跃迁到 低能级 E1上，释放的能量转换为光子辐 射出去，这种跃迁称为自发辐射。
2、阈值条件及相位条件
要产生激光振荡还必须满足阈值 条件及相位条件。
（1）、阈值条件 由于谐振腔内激活物质存在吸收，反
射镜存在透射和散射，因此光受到一定损 耗。当增益和损耗相当时，在谐振腔内开 始建立稳定的激光振荡，光波在谐振腔内 往返一次应保持不变，即
e e th2L 2l (R1R2 ) e( th )2L R1R2 1
第 3 章 通信用光器件 通信用光器件可以分为两种类型：
1、有源器件
2、无源器件
1、有源器件
有源器件包括光源、光检测器和光放 大器，这些器件是光发射机、光接收机和 光中继器的关键器件，和光纤一起决定着 基本光纤传输系统的水平。
2、光无源器件
光无源器件主要有连接器、耦合 器、光合波器和光分波器、光滤波器 和隔离器等。这些器件对光纤通信系 统的构成、功能的扩展和性能的提高 都是不可缺少的。
（2）在半导体光源器件中，通常是利 用外加适当的正向电压来实现粒子数反转 分布的状态的。
二 、PN结的能带和电子分布 （一）能带概念
半导体是由大量原子周期性有序排列 构成的共价晶体。在这种晶体中，由于邻 近原子的作用，电子所处的能态扩展成能 级连续分布的能带。
内层电子态之间的交叠小，原子间的 影响弱，分成的能带比较窄；外层电子态 之间的交叠大，原子间的影响强，分成的 能带比较宽。
E2 E1 hf12
式中，h=6.628×10-34J·s，为普朗克常数， f12 为吸收或辐射的光子频率。
（三）相干光和非相干光
（1）相干光
受激辐射和自发辐射产生的光的特点 很不相同。受激辐射光的频率、相位、偏 振态和传播方向与入射光相同，这种光称 为相干光。
（2）非相干光
自发辐射的光是由大量不同激发态的电 子自发跃迁产生的，其频率和方向分布在一 定范围内，相位和偏振态是混乱的，这种光 称为非相干光。
目前一般激光的耦合效率为 20% ~30%
较高水平的耦合效率可超过 50%
8 体积小，重量轻
要求器件体积小，重量轻，安装使用 方便，价格便宜。
激光器的工作物质可以是气体、液体、 固体。也可以是半导体。由于半导体激光 器调制方便、体积小、便于与光纤耦合， 是光纤通信最为合适的光源。
3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构 一、受激辐射和粒子数反转分布 （一）基本概念 （1）半导体激光器
当能级 E < Ef ，p(E) > 0.5时，说明这 种 能 级 被 电 子 占 据 的 概 率 大 于 50% ； 当 能 级E > Ef ，p(E) < 0.5时，说明这种能级被电 子占据的概率小于50%。
也就是说，低于费米能级Ef 的能级被 电子占据的概率大，高于费米能级Ef 的能 级被电子占据的概率小。
（三）P型半导体和N型半导体的能带
（1）接触前P型、N型半导体的能带图
主要由空穴导电的半导体称为P型半导 体。当重掺杂时，费米能级会进入价带，称 为简并型P型半导体；
主要由电子导电的半导体称为N型半导 体。当重掺杂时，费米能级会进入导带，称 为简并型N型半导体。
接触前PN半导体的能带图
（2）接触后P型、N型半导体的能带图
（2）激光
激 光 ， 其 英 文 LASER 就 是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(受激辐射的光放大)的缩写。所 以讨论激光器工作原理要从受激辐射开始。
如果 N2 > N1，即受激辐射大于受激 吸收，当光通过这种物质时，会产生放大 作用，这种物质称为 激活物质。N2 > N1 的分布，和正常状态( N1 > N2 )的分布相 反，所以称为粒子数反转分布。
问题是:
如何实现粒子数反转分布的状态呢?
（1）要在能级间实现粒子数反转分布， 物质系统中必须存在3个能级或3个以上的 能级。理论证明，在二能级的物质系统中， 能级间不可能形成粒子数反转分布的状态。
PN结半导体激光器是用PN结作激活 区，用半导体天然解里面作为反射镜组 成光子谐振腔，外加正向偏压作为泵浦 源。
（二）光和物质相互作用
有源器件的物理基础是光和物质相互 作用的效应。在物质的原子中，存在许多 能级，最低能级E1称为基态，能量比基态 大的能级 Ei (i=2, 3, 4 …) 称为激发态。 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发 态之间的跃迁有三种基本方式。
1917年爱因斯坦根据辐射与原子 相互作的量子理论提出，光与物质的 相互作用时，将发生:
对光源性能的基本要求
1 光源发光波长必须与光纤低损耗窗口相符 石英光纤的损耗特性有三个低损耗窗
口，其中心波长分别为 850 nm、1310 nm 和 1550 nm。因此，光源的发光波长应与 三个低损耗窗口相符。
2 足够的光输出功率 在室温下长时间连续工作的光源，必
须按光通信系统设计的要求，能提供足够 的光输出功率。
本章重点要求：
1、了解光源和光检测器的概念及其 在光纤通信系统中作用；
2、理解激光器的发光机理； 3、掌握发光二极管、半导体激光器、 光电二极管、雪崩光电二极管等的工作原 理及其主要特性。
3.1 光源
光源是光发射机的关键器件，其功能 是把电信号电流转换为光信号功率,即实现 电/光转换。
目前光纤通信广泛使用的光源主要有 半导体激光二极管或称激光器(LD)和发光 二极管或称发光管(LED)。
在激活区，电子空穴对复合发射出光
三 、激光振荡和光学谐振腔
粒子数反转分布是产生受激辐射的必 要条件，但还不能产生激光。只有把激活 物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方 向进行选择，才能获得连续的光放大和激 光振荡输出。
1、法布里-珀罗 (F-P) 谐振腔
激光器是由反射率为100%（R=1）的 全反射镜与反射率为90%~95%（R<1）的 部分反射镜平行放置在工作物质两端以构 成光学谐振腔。并被称为法布里-珀罗 (Fabry Perot，F-P)谐振腔。
允许的调制速率要高或响应速度要快， 以满足系统的大传输容量的要求。
6 光谱宽度要窄 光谱单色性要好，即谱线宽度要窄，
以减小光纤色散对带宽的限制。 LD 线宽< 2nm； LED 线宽在100nm左右。
7 与光纤之间的耦合效率高 光源发出的光最终要耦合进光纤才能
进行传输，因此希望光源与光纤之间有较 高的耦合效率，使入纤功率大，中继间距 加大。
(3) 受激辐射
在高能级 E2 的电子，受到入射光的 作用，被迫跃迁到低能级 E1上，释放的能 量产生光辐射，这个过程是在外界条件刺 激下产生的，因而称为受激辐射。受激辐 射产生的光子与入射光子叠加，使光得到 放大，因而受激辐射是产生激光的最重要 的过程。
受激辐射是受激吸收的逆过程。电子 在 E1 和 E2 两个能级之间跃迁，吸收的 光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔 条件，即
纵模
相位条件是：谐振腔的长度应为半波 长的整数倍。对于给定的激光器，满足相 位条件的波长称为激光模式，有一个波长 对应一个模式，它与前面讨论的光纤中的 模是不一样的，前者为波导模式， 后者严 格地说是空间模式，为了区别开，可以称 为纵模。
四、 PN结半导体激光器产生激光的原理
PN结半导体激光器产生激光的原理
法布里-珀罗 (F-P) 谐振腔
由于谐振腔内的激活物质具有粒子数 反转分布，可以用它产生的自发辐射光作 为入射光。入射光经反射镜反射，沿轴线 方向传播的光被放大，在谐振腔中沿非轴 线方向的光子很快逸出了腔外，而沿轴线 方向的光子往复传输，不断被放大，且方 向性、增益不断改善，最后从反射镜输出， 即为激光。
e e th2L 2l (R1R2 ) e( th )2L R1R2 1
激光振荡需要满足的阈值条件为
e R R ( th )2L 12
1
式 中 ， γth 为 阈 值 增 益 系 数 ， α 为 谐 振 腔 内
激活物质的损耗系数，L为谐振腔的长度， R1，R2< 1 为两个反射镜的反射率。
填满，故称为满带。 （4）禁带 导带底的能量和价带顶的能量之间的能
量差称为禁带宽度或带隙。电子不可能占据 禁带。
（二）电子分布
根据量子统计理论，在热平衡状态下，能 量为 E 的能级被电子占据的概率为费米分布：
p(E)
1
1 E exp(
Ef
)
kT
式中，k为波兹曼常数，T为热力学温度。Ef 称为费米能级，它是半导体的一个参数。
th
1 2L
ln
1 R1R2
1 1 ln
1
3.3 mm1
2 0.5 0.32 0.32
（2）相位条件
激光振荡需要满足的相位条件为
2L q2 q 1, 2,3,
可以写成
Lq
2n
或 2nL
q
式中，λ为激光波长，n为激活物质的折射 率，q=1, 2, 3 …称为纵模模数。
目前激光二极管能提供500微瓦到10 毫瓦的输出光功率；发光二极管可提供10 微瓦到1毫瓦的输出光功率。
3 可靠性高、寿命长
现在的激光二极管可靠性比较高，寿 命长。
激光二极管寿命105小时，发光二极管 寿命107小时。
4 温度稳定性好 器件应能在常温下以连续波方式工作，
要求温度稳定性好。 5 调制特性好
（四）粒子数反转分布
产生受激辐射和产生受激吸收的物质 是不同的。设在单位物质中，处于低能级 E1和处于高能级 E2 (E2 > E1) 的粒子数分 别为 N1 和 N2。
在热平衡条件下，各能级上的粒子数分 布满足玻尔兹曼统计分布。
E2 E1
N e 2
kT
N1
式中，k = 1.381×10-23 J/K，为波尔兹曼常数， T 为绝对温度。由于
电子填充能带时，将从最低能带开始 向上依次填充各个能带的能级。
（1） 价带 原子最外层的价电子所占据的能带称
为价带。（价带中的电子不能导电，价带 中只有空穴才能导电）； （2）导带
价带上面邻近的空带，即自由电子占 据的能带称为导带。
原子的电子与空穴的复合发光过程， 主要发生在导带和价带之间。
（3）满带 除了最外层外，内层所有能带都被电子
当PN结加上正向偏压时，破坏了热平衡时统 一的费米能级，在P区和N区各自形成了准费米能 级。这时，导带中费米能级以下充满了电子，价 带中费米能级以上没有电子，因此，形成了粒子 数反转分布，成为激活区，称为半导体激光器的 有源区。
外加正向偏压将N区的电子、P区的 空穴注入到PN结，实现了粒子数反转分布， 即使之成为激活物质（PN结为激活区）。 在激活区，电子空穴对复合发射出光。
当P型半导体N型半导体结合时形成PN结后， 由于载流子向对方互相扩散的结果，使N区的费 米能级降低，P区的费米能级升高，达到热平衡 时，形成了统一的费米能级。
因此在热平衡状态下，高能级上电子数少， 低能级上电子数多，未能形成粒子数反转分布。
接触后PN半导体的能带图
（3）外加正向偏压下 PN 结半导体的能带图
(E2-E1) > 0 ，T > 0， 所以在这种状态下，总是 N1 > N2。
（1）吸收物质
我们把这种 N1 > N2 分布称为粒子数正 常分布,如图。在热平衡状态下，N1 > N2， 受激吸收大于受激辐射。当光通过这种物质 时，光波总是被吸收，光强按指数衰减， 这种物质称为吸收物质。
（2）粒子数反转分布
例：对于GaAs材料的半导体激光器，其非 涂覆解里面上R1=R2=0.32(也就是32%的辐 射光在端面上被反射)，激活物质的损耗系
数 α=1mm-1 ， 谐 振 腔 长 L=500μm ， 求 阈 值
增益系数γth 。
由阈值条件得
( th ) 2L ln R1R2 0
阈值增益系数为
(1)受激吸收 (2)自发辐射 (3)受激辐射 三种基本物理过程。
(1)受激吸收
在正常状态下，电子处于低能级E1， 在入射光作用下，它会吸收光子的能量 跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激 吸收。受激吸收将使外界光能减少。
(2) 自发辐射
在高能级 E2 的电子是不稳定的，即 使没有外界的作用，也会自动地跃迁到 低能级 E1上，释放的能量转换为光子辐 射出去，这种跃迁称为自发辐射。
2、阈值条件及相位条件
要产生激光振荡还必须满足阈值 条件及相位条件。
（1）、阈值条件 由于谐振腔内激活物质存在吸收，反
射镜存在透射和散射，因此光受到一定损 耗。当增益和损耗相当时，在谐振腔内开 始建立稳定的激光振荡，光波在谐振腔内 往返一次应保持不变，即
e e th2L 2l (R1R2 ) e( th )2L R1R2 1
第 3 章 通信用光器件 通信用光器件可以分为两种类型：
1、有源器件
2、无源器件
1、有源器件
有源器件包括光源、光检测器和光放 大器，这些器件是光发射机、光接收机和 光中继器的关键器件，和光纤一起决定着 基本光纤传输系统的水平。
2、光无源器件
光无源器件主要有连接器、耦合 器、光合波器和光分波器、光滤波器 和隔离器等。这些器件对光纤通信系 统的构成、功能的扩展和性能的提高 都是不可缺少的。
（2）在半导体光源器件中，通常是利 用外加适当的正向电压来实现粒子数反转 分布的状态的。
二 、PN结的能带和电子分布 （一）能带概念
半导体是由大量原子周期性有序排列 构成的共价晶体。在这种晶体中，由于邻 近原子的作用，电子所处的能态扩展成能 级连续分布的能带。
内层电子态之间的交叠小，原子间的 影响弱，分成的能带比较窄；外层电子态 之间的交叠大，原子间的影响强，分成的 能带比较宽。
E2 E1 hf12
式中，h=6.628×10-34J·s，为普朗克常数， f12 为吸收或辐射的光子频率。
（三）相干光和非相干光
（1）相干光
受激辐射和自发辐射产生的光的特点 很不相同。受激辐射光的频率、相位、偏 振态和传播方向与入射光相同，这种光称 为相干光。
（2）非相干光
自发辐射的光是由大量不同激发态的电 子自发跃迁产生的，其频率和方向分布在一 定范围内，相位和偏振态是混乱的，这种光 称为非相干光。
目前一般激光的耦合效率为 20% ~30%
较高水平的耦合效率可超过 50%
8 体积小，重量轻
要求器件体积小，重量轻，安装使用 方便，价格便宜。
激光器的工作物质可以是气体、液体、 固体。也可以是半导体。由于半导体激光 器调制方便、体积小、便于与光纤耦合， 是光纤通信最为合适的光源。
3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构 一、受激辐射和粒子数反转分布 （一）基本概念 （1）半导体激光器
当能级 E < Ef ，p(E) > 0.5时，说明这 种 能 级 被 电 子 占 据 的 概 率 大 于 50% ； 当 能 级E > Ef ，p(E) < 0.5时，说明这种能级被电 子占据的概率小于50%。
也就是说，低于费米能级Ef 的能级被 电子占据的概率大，高于费米能级Ef 的能 级被电子占据的概率小。
（三）P型半导体和N型半导体的能带
（1）接触前P型、N型半导体的能带图
主要由空穴导电的半导体称为P型半导 体。当重掺杂时，费米能级会进入价带，称 为简并型P型半导体；
主要由电子导电的半导体称为N型半导 体。当重掺杂时，费米能级会进入导带，称 为简并型N型半导体。
接触前PN半导体的能带图
（2）接触后P型、N型半导体的能带图