光电器件基础

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第１章光电器件基础
4.光电显示器件
CRT（阴极射线管）是传统的显示器件。它的图像 质量优异、性价比高，但是体积大、笨重、耗电，难以 满足人们对体积小、携带方便等方面的要求。在这样的 背景下，采用平板显示技术的光电显示器件应运而生。 平板显示器件有LCD（液晶显示器）、LED（发光二极 管显示器）、OLED（有机薄膜电致发光显示器）、 PDP（等离子体显示器）以及DMD（数字微镜器件） 等。
第１章光电器件基础
(4) P型半导体和N型半导体
① P型半导体 在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝 等3价元素。这类掺杂后导体的特点是：空穴数量多， 自由电子数量少，故又称为空穴半导体。 ② N型半导体 在纯净半导体硅或锗中掺入微量磷、 砷等5价元素，这类杂质半导体特点是：自由电子数 量多，空穴数量少，故又称为电子半导体。
③ 半导体 导电能力介于导体与绝缘体之间的物质， 硅（Si）、锗（Ge）是最常见的用于制造各种半 导体器件的材料。
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(2)本征半导体
纯净的半导体材料硅有四个价电子，通 过共价键结合起来，如图1-7所示。
图1-7 半导体材料硅的共价键结构 电子工业出版社
第１章光电器件基础
(3)半导体的特性
① 掺杂性 在纯净的半导体中掺入极其微量的杂质元素，则它的导电能 力将大大增强。应用掺杂技术可以制造出各种半导体元器件，如二极管、三极 管、晶闸管、场效应管、集成电路等半导体元器件。
② 热敏性 在常温下，大多数的价电子均被束缚在原子周围，不易自 由移动，所以导电能力也较弱。温度升高，部分价电子获得足够的能量，得以 挣脱共价键的束缚而成为自由电子和空穴，将使半导体的导电能力大大增强。 利用半导体对温度十分敏感的特性，可以制成热敏电阻及其他热敏元器件，常 用在自动控制电路中。
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1.2.2 光电器件的基础知识
1. 半导体知识 2．光电转换
第１章光电器件基础
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半导体知识
第１章光电器件基础
(1)什么是半导体（物质按导电情况分类）
① 导体 容易传导电流的物质，如电缆的线芯所 使用的铜、铝等金属。
② 绝缘体 能够可靠地隔绝电流的物质，如电缆的 包皮所使用的橡胶、塑料等。
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第１章光电器件基础
PN结的特点
PN结具有单向导电性，即加正向电压导通，加反向电压截 止，二极管的核心是一个ＰＮ结，下面用二极管来演示ＰＮ 结的单向导电性。
(a) PN结加正向电压导通，使灯泡亮，如图1-10所示
(a) 电路原理图
(b)实物图
图1-10 PN结正向导通
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第１章光电器件基础
光照射到半导体上，引起物质的电性质发生变化，也就是 光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效 应。光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。 前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发 生在物体内部，称为内光电效应。
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第１章光电器件基础
(5)ＰＮ结
将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交 界面就形成PN结。
图1-8 PN结的扩散运动
图1-9 平衡状态下的PN结
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第１章光电器件基础
PN结的形成过程
将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片 上，在无外电场和其它激发作用下，参与扩散运动 的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达 到动态平衡，形成PN结。
(b) PN结加反向电压截止，使灯不亮，如图1-
11所示
(a) 电路原理图
(b)实物图
图1-11 PN结反向截止
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第１章光电器件基础
2.光电转换
光、电转换现象应用十分广泛，能源、显示等很多光电器 件和设备的工作原理都是根据光电转换的原理。如太阳能电池、 发光二极管、平板显示、虚拟显示、高清晰度显示、语言和图 形识别等。下面介绍光电效应的基础知识和应用实例。
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3.光电成像器件
第１章光电器件基础
光电成像器件发展迅速、种类繁多。按工 作方式的不同，它可分为直视型和非直视型成 像器件。直视型成像器件具有图像转换、增强 以及显示的功能，变像管、像增强器等就属于 这类器件。非直视型成像器件的功能是将可见 光或辐射图像转换为视频电信号。摄像管就属 于这类器件。
《光电器件技术与技能》教学演示文稿
第1章 光电器件基础
பைடு நூலகம்
1.1 光电器件概述
1.2 光电器件的基础知识
1.3 光电器件的发展
技能训练1 光电器件和实验室设备认识实验
本章小结
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第1章光电器件基础
1.1 光电器件概述
光电器件是光电技术的核心。光电器件 应用广泛、种类很多。根据应用的不同，本 书介绍的光电器件有半导体激光器、光电探 测器件、光电成像器件以及光电显示器件等。 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质 产生激光的器件，也称为激光二极管（LD）。 光电探测器能将光辐射信号转换为电信号 （电压或电流）。光电成像器件能输出图像 信息。光电显示器件能将非视觉信息转换为 视觉信息，是各种仪器信息系统的终端。
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第１章光电器件基础
第１章光电器件基础
1.2 光电器件的基础知识
1.2.1 光电器件的基本类型 1.2.2 光电器件的基本原理
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1.2.1 光电器件的基本类型
第１章光电器件基础
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1.半导体激光器
第１章光电器件基础
半导体激光器（LD）是激光器家 族中最主要的成员之一，随着光电子技 术的迅速发展，新型的半导体激光器将 不断涌现出来。
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2.光电探测器
第１章光电器件基础
光电探测器在军事国防和国民经济的各个 领域都有广泛应用。可用于导弹制导、红外热 成像、工业自动控制等。它的物理效应分为光 子效应和光热效应两大类。光子效应是指决定 物质电学性质的电子系统直接吸收入射光能使 其电学性质发生改变的现象。光热效应是指物 质吸收光能后，温度升高，由于温度的变化造 成物质的电学特性变化。
③ 光敏性 半导体受到光线照射，自由电子和空穴数量会增多，半导 体的导电能力会增强，这就是半导体的光敏特性。光照越强，导电能力越强。 利用半导体的光敏特性，可以制成各种光电元器件，如光电二极管、光电三极 管、光控晶闸管等，常用在路灯、航标灯的自动控制和火灾报警装置、光电控 制开关及太阳能电池等。
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