受光元件-旭昶技术简报中文版
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©2000 Xu chang
• 当光照射于光二极管部位﹐亦即晶体管之集极及基 极合部位时﹐晶体管之基极电流即因而导通﹐并可 利用电最晶体予以放大hFE倍。因此电流系成为光敏 晶体管的电流﹐故有可作为高灵敏度之光传感器的 功能。
©2000 Xu chang
• 光达灵晶体管﹐因系使 光最晶体之输出最晶体 的达灵连接﹐故其电流 ﹐不仅可利用晶体管进 行两段放大﹐且其灵敏 度高(图5-12)。总之 ﹐hFE系使100左右之晶 体管执行达灵连接时﹐ 即成为100X100＝10， 000倍之电鎏的放大系数 ，其灵敏度亦为二检体 部位的一万倍。图5-13 所示，即系达灵连接的 断面结构图。
D
ID*hFE
hFE*hFE*ID ID 光達靈頓電 晶體符號 Q1
光達靈頓電晶體的電路 圖.二即極體內受受光後 所導通的電流. 先利用Q1放大為hFE倍 再利用Q2放大為hFE倍
Q2
5-12
©2000 Xu chang
光电IC Circuit，简称OPIC OPIC） 光电IC（OPtical Integrated Circuit，简称OPIC）
照片5-1 電視遙控及接收之光二極體晶片 照片5
©2000 Xu chang
• 光二极管之灵敏度﹐因其结构及使用材料之不同﹐而有差异。 禁带宽愈大之材料(带隙)﹐则波长愈短﹑灵敏度愈佳。图5-9 所示﹐硅(Si)﹑锗(Ge)﹑铟镓砷(InGaAs)等之光二极管波长对 应曲线(灵敏度)的量子效率。 • 因硅(Si)光二极管﹐对于接近可见光之红外光(800~950nm)的 灵度较佳﹐故与镓砷(GaAs)LED﹐同为应用范围广泛的光二极 管。双光通讯中所使用之波长较长者﹐系属于长波长之用的锗 (Ge)光二极管。
©2000 Xu chang
• 如图5-3所示﹐于pn接合之二极管的pn接合部位处﹐有超 出该材料禁带宽以上之光能照射时﹐即有电子及电洞产生 。如此所产生之电子与电洞﹐就电子而言﹐则系向稳定之 能量较低的方向n型层消遣﹐电洞亦相同的情形﹐则系向p 型层方向进行集中。因此﹐n型部位内有-电位产生﹐而p 型部位内侧有+电位产生。总之﹐系呈带电状态。
©2000 Xu chang
• 当光能照射在二极管之pn接合部位处时﹐则n型产生-电压﹐ 而p型产生+电压﹐若利用导线于外部执行n型与p型两者之连 结时﹐则电流即由p型向n型导通﹐又若系二极管内时﹐此电 流则系由n型向p型部位导导通﹐两者间之电位差﹐即与第3章 中所说明之扩散电压（Vd）相当。所导通之电流量﹐系因光 能照射后所产生之载体（电子及电洞）数目的多寡而定﹐故 光能愈强愈大。太阳能电池的原理即系如此﹐至于其扩散电 压（Vd）之值﹐则因物质之不同而有差异﹐欲获得较高之电 压时﹐可如图5-4所示﹐利用多数二极管串联即可。
©2000 Xu chang
光能可转换为电能的理由
• 半导体具有随温度上升或遇有光线照射时﹐其电阻即告下降 的性质﹐ • 最具代表性的半导体硅（Si）﹐所含有不纯物质极少时﹐即 呈现毫无电流导通之电阻值极高的状态。由于硅原子之最外 层的电子（外壳电子）﹐于硅之结晶内形成共价键（ Covalent Bond）的结合状态﹐是以完全毫无可自由移动之 电子（自由电子）的缘故。 • 以能量图表示此状态所示。总之﹐成为导电带内即无自由电 子﹑价电子带内变无电洞的状态﹐即与绝缘体相同﹐系成能 带图所示的型态。全无电流导通的高电阻状态（即无电子又 无电洞）。
©2000 Xu chang
• 光能照射于pn接合处时﹐则n型部电压为Θ ﹐p型部位电压 为⊕而成为光发电状态﹐其输出电流则因光量而有所不同。 • 当光照射于此层内时﹐即受此光能的影响而有电子与电洞 产生﹐此所产生之电子系向⊕﹑电洞系向Θ部位处分别跃远 ﹐藉此则有可使反向电流增大的效应。因此项电流之增加的 多﹐系与所照射之光量成正比﹐故利用此项效应可使光能转 换为电能。而后﹐即将介绍之光二极管或光敏晶体管结构﹐ 皆系利用此项原理。利用结构设计技巧或操作电路之设计技 巧﹐使光照射在反向偏压二极管上﹐以将光能转换为电能的 方式﹐不仅速度快速且灵度极高﹐故骨胳效用于光通讯上。
照涉射於Pn 結之光能 導電帶 光 有光照射之PN二極體的V.I特性
+
+
P 光
無光照 射時 反 向 電 流
電 流 (I)
禁帶 價電子帶 N
電壓 (V)
-
+
光能所產生 之效應 光能所產生 之效應
Pn接合部位因光之 照射而產生之載体
有光照 射時
光能所導通之電流
+
P
Leabharlann Baidu+-
N
-
N層因 N層因
- 增加故為+ +增加故為 5-3 PN
©2000 Xu chang
• 图5-5所示﹐即系利用Cds光电导组件所构成的夜间自动亮灯 的电路﹐此项电路之结构虽然简单﹐其作用却极为良好﹐故 目前仍然应用十分广泛。 • 硫化镉(Cds)的灵敏度虽高﹐由于其响应速度迟缓﹐故用于通 讯或讯号传输上极为少。
©2000 Xu chang
光电动势组件与太阳电池
• 图5-7所示﹐为具有代表性之pn接合硅(Si)二极管的模式。当 光自晶体表面射入﹐通过硅(Si)之内部﹐再到达施加有反向 电压之pn接合部位处。其接合部位处﹐受此反向电压的影响 会形成耗层﹐而耗层内到达此处之光的影响所产生之载体(电 子与电洞)于电压吸引状态下﹐电流系向⊕侧快速移动而电洞 则体系向Θ侧快速移动。如此﹐电流即系与照射于pn接合处 之光对应﹐而告导通。北就此项情况以图5-8为例﹐予以详细 说明。
©2000 Xu chang
光敏晶体管的类别
• 光二极管（Photo Diode，简称PD） • 为红外线受光组件，主要作为接收红外线光源讯号之用。于 pn接合二极管上施加反向电压﹐并利用光使接合部位处所导 通之电流﹐产生较大之变化的组件﹐属于目前广泛采用的受 光组件之一。
©2000 Xu chang
©2000 Xu chang
碳化镓 禁带宽 （Ev) 3.39
镓磷 2.24
镓砷 1.35
铟磷 1.35
铟锑 0.17
ZnO 氧化锌 禁带宽 （Ev) 3.2
ZnS 硫化锌 3.91
ZnSe 硒化锌 2.81
CdS 硫化镉 2.41
CdSe 镉硒 1.74
• *（实际上尚有吸收较Eg﹐为低之能量的模态﹐依据 此项说明﹐则波长较长之光﹐其依据禁带宽Eg的基本 说明﹐仅能解释其基础吸收而己。
• 因太阳能电池﹐系以光照射于pn接合之二极管上﹐以獗得电 动势﹐故作为电池使用时﹐当然需要较大的面积。双其所使 用之材料﹐多为硅(Si)/镓(Ga)或砷(As)。 • 利用光以使MOS晶体管执行操作﹐即是属于以上朮原理之组件 作为受光使用的活用范围例。图5-6所示﹐即为太阳能电池式 之受光组件﹐系可使MOS晶体管产生作用的基本电路。
©2000 Xu chang
• 欲使输出电流量增大时﹐即可增大光之照射面积﹐藉以增中 照射于二极管上之光量。当然﹐即使以强光照射﹐仍可产生 较大的输出电流。此外﹐欲使所投射之光能有效提供输出电 流起见﹐设计上﹐或使接合部位之耗乏层加宽﹑或使光线恰 巧有效到达耗乏层部位处等﹐均为有效可行的方式。此类组 件﹐即称之 光电动势组件（又可称之为photo-voltaic组件 ）﹐可用于光之照射以执行MOS晶体管驱动。 • 除此项利用光之照射以产生电压的用法外﹐尚有以二极管 执行反偏压﹐再利用光向该处照射藉以电流产生较大之变化 的用。 • 于pn接合处施加有反向电压时﹐除少许电流外﹐几乎并无 电流导通。一如第三章中所说明﹐接合部位处之电子﹐系自 施加有Θ电压这p型部位远离﹐而电洞则自施加⊕电压之n型 部位远离﹐pn﹔边界部位处﹐恰巧成为即无电洞子无电子的 耗管层状态。
• 光IC，系由光二极管讯号与IC电路共同组合装配而成的 产品。光敏晶体管在原理上，主要是利用晶体管以执行 光二极管的放大，光IC则利用IC电路执行光二极管之放 大或成形，有时因状况不同，尚可利用与其它讯号输入 ，进行合成的功能，以构成受光IC电路。 • 为IC化红外线受光组件，将光二极管与IC电路共同组合 封装而成的产品，可简化应用商品之电路设计。如 RECEIVER MODULE(接收模块，简称IRM)。
©2000 Xu chang
光敏晶体管（Photo Transistor，简称PT） Transistor，简称PT） PT
• 为红外线受光组件，主要作为接收红外线光源讯号之用。 • 光敏晶体管之灵敏度﹐所能提升的程度系利用晶体管以使其 光二检体讯号之放大值相当。
光 電 晶體 光 電晶 體電 路
• 当光照射在二极管上﹐则其反向电流即告增加﹐并利用晶体 管以执行此电流的放大。实际之光敏晶体管﹐并非二极管与 晶体管两者各自独立的不同结构﹐而系予于晶体管之集极 (Collector)与基极(Base)部位处﹐使之具有光二极管的功 能。光敏晶体管之断面图﹐即如图5-11所示。
©2000 Xu chang
• 一旦有能量比禁带宽（带隙Eg）较大之光﹐照射在此部位 上时﹐即可以其共价键之晶格上赋予能量﹐该处于是有电 子与电洞产生﹐其状态即如图5-2所示。如此一来﹐因有 电子与电洞的产生﹐故除可形成电注之导通外﹐且连带可 使电阻值下降。
利用光之照射以產生電子及電洞的作用﹐則稱之為光電動勢 （Photo-electromotive Force） 。自吸收光能之價電子帶中﹐使 電子移出﹐剩余之處即成為電洞。一量電子及電洞產生時﹐ 即有電流導通。
Kenny Mao
2005/6/20
©2000 Xu chang
受光组件
• 凡属即可将所接收之光能转换为电能﹐又可使光能之变化﹐ 转换为电能之变化者﹐均可称为受光组件。 • 受光组件﹐除有能使所接收之光产生电压的太阳能电池外﹐ 还有如硫化镉（CdS）受光组件般﹐一旦接受光线后﹐即有 使电阻值发生变化之光敏电阻（Photoconductive Cell）之 分。 • 入夜后﹐自动亮灯的路灯﹑电视或空调设备等之遥控接收部 位﹑自动门的传感器﹑光通讯之接受组件等﹐都是受光组件 之应用领域﹐十分广泛。又近来﹐用于电视摄影机上的电荷 耦合装置（CCD:Charge-Coupled Device）﹐亦属于受光组 件之一。 • 受光组件虽然种类甚多﹐然而基本上﹐仍系利用半导体与光 两者的性质﹐巧妙运用光之发电﹐以及电阻之变化。
©2000 Xu chang
• 到达耗层之光﹐须能仅量有效提供载体的产生(电子与电洞)﹐ 若毫无任何作用径行通过时﹐即无意义可言。因此﹐耗必须具 有适当的厚度方可。再者﹐为能充分执行光之取用﹐甚至表面 电极之形状与大小﹐亦须竭力避免其不致形成有光之阴影。基 于如此构想所制作之产品﹐则有可供于遥控接收器上使用的光 二极管芯片﹐此芯片即照片5-1所示。
©2000 Xu chang
• 可产生电子与电洞的能量﹐即可视为系发光二极管的反结构 ﹐故可利用第3章中之公式表示﹕ • Eλ=1,240/λ • Eλ﹕产生电子及电洞时所需之能量≒禁带宽Eg • λ: 与Eλ对应之光的波长 • 此时之Eλ﹐约与禁带宽（Eg）相同﹐惟其值因材料之不同 ﹐而稍有差异。一切的半导体均有此项性质﹐而广泛供作受 光组件材料使用者﹐则为硫化镉（CdS）。又﹐不仅单晶半 导体之电阻受光照射﹐有下降的性质﹐甚至多晶质或粉末等 也有相同的性质﹐故应用此项性质制造组件时﹐则与晶体管 或IC不同﹐可采用简单蒸镀法。今将各种不同材料之半导体 的禁带宽﹐分别列示于表5-1内﹐当有较相当波长为短之光 *(能量Eg为大之光)照射时﹐则此物质这电阻﹐即告降低。
©2000 Xu chang
具有代表性的受光组件
• 具有代表性的组件﹐计有光电导组件﹑光电动势组件﹑光敏 晶体管以及与此类同的电荷合器(CCD:Charge-Coupled Device)等﹐四种不同的类型。兹就其和种类型之实际产品为 例进行探讨。 • 光电导组件.Cds(硫化镉) • 硫化镉(Cds)禁带宽(Band Gap)为2.41eV﹐因此﹐其导电性较 波长在50nm以下之光更好。 • 由于Cds光电导组件的灵敏度高﹐故经常供作摄基影时之曝光 表使用﹔双夜间自动明亮之路灯﹐亦多系采用此类产品。白 书时之光因多属低于500nm以下之波长较短的成份﹐故以之与 Cds之特性配合使用最为适当。
• 当光照射于光二极管部位﹐亦即晶体管之集极及基 极合部位时﹐晶体管之基极电流即因而导通﹐并可 利用电最晶体予以放大hFE倍。因此电流系成为光敏 晶体管的电流﹐故有可作为高灵敏度之光传感器的 功能。
©2000 Xu chang
• 光达灵晶体管﹐因系使 光最晶体之输出最晶体 的达灵连接﹐故其电流 ﹐不仅可利用晶体管进 行两段放大﹐且其灵敏 度高(图5-12)。总之 ﹐hFE系使100左右之晶 体管执行达灵连接时﹐ 即成为100X100＝10， 000倍之电鎏的放大系数 ，其灵敏度亦为二检体 部位的一万倍。图5-13 所示，即系达灵连接的 断面结构图。
D
ID*hFE
hFE*hFE*ID ID 光達靈頓電 晶體符號 Q1
光達靈頓電晶體的電路 圖.二即極體內受受光後 所導通的電流. 先利用Q1放大為hFE倍 再利用Q2放大為hFE倍
Q2
5-12
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光电IC Circuit，简称OPIC OPIC） 光电IC（OPtical Integrated Circuit，简称OPIC）
照片5-1 電視遙控及接收之光二極體晶片 照片5
©2000 Xu chang
• 光二极管之灵敏度﹐因其结构及使用材料之不同﹐而有差异。 禁带宽愈大之材料(带隙)﹐则波长愈短﹑灵敏度愈佳。图5-9 所示﹐硅(Si)﹑锗(Ge)﹑铟镓砷(InGaAs)等之光二极管波长对 应曲线(灵敏度)的量子效率。 • 因硅(Si)光二极管﹐对于接近可见光之红外光(800~950nm)的 灵度较佳﹐故与镓砷(GaAs)LED﹐同为应用范围广泛的光二极 管。双光通讯中所使用之波长较长者﹐系属于长波长之用的锗 (Ge)光二极管。
©2000 Xu chang
• 如图5-3所示﹐于pn接合之二极管的pn接合部位处﹐有超 出该材料禁带宽以上之光能照射时﹐即有电子及电洞产生 。如此所产生之电子与电洞﹐就电子而言﹐则系向稳定之 能量较低的方向n型层消遣﹐电洞亦相同的情形﹐则系向p 型层方向进行集中。因此﹐n型部位内有-电位产生﹐而p 型部位内侧有+电位产生。总之﹐系呈带电状态。
©2000 Xu chang
• 当光能照射在二极管之pn接合部位处时﹐则n型产生-电压﹐ 而p型产生+电压﹐若利用导线于外部执行n型与p型两者之连 结时﹐则电流即由p型向n型导通﹐又若系二极管内时﹐此电 流则系由n型向p型部位导导通﹐两者间之电位差﹐即与第3章 中所说明之扩散电压（Vd）相当。所导通之电流量﹐系因光 能照射后所产生之载体（电子及电洞）数目的多寡而定﹐故 光能愈强愈大。太阳能电池的原理即系如此﹐至于其扩散电 压（Vd）之值﹐则因物质之不同而有差异﹐欲获得较高之电 压时﹐可如图5-4所示﹐利用多数二极管串联即可。
©2000 Xu chang
光能可转换为电能的理由
• 半导体具有随温度上升或遇有光线照射时﹐其电阻即告下降 的性质﹐ • 最具代表性的半导体硅（Si）﹐所含有不纯物质极少时﹐即 呈现毫无电流导通之电阻值极高的状态。由于硅原子之最外 层的电子（外壳电子）﹐于硅之结晶内形成共价键（ Covalent Bond）的结合状态﹐是以完全毫无可自由移动之 电子（自由电子）的缘故。 • 以能量图表示此状态所示。总之﹐成为导电带内即无自由电 子﹑价电子带内变无电洞的状态﹐即与绝缘体相同﹐系成能 带图所示的型态。全无电流导通的高电阻状态（即无电子又 无电洞）。
©2000 Xu chang
• 光能照射于pn接合处时﹐则n型部电压为Θ ﹐p型部位电压 为⊕而成为光发电状态﹐其输出电流则因光量而有所不同。 • 当光照射于此层内时﹐即受此光能的影响而有电子与电洞 产生﹐此所产生之电子系向⊕﹑电洞系向Θ部位处分别跃远 ﹐藉此则有可使反向电流增大的效应。因此项电流之增加的 多﹐系与所照射之光量成正比﹐故利用此项效应可使光能转 换为电能。而后﹐即将介绍之光二极管或光敏晶体管结构﹐ 皆系利用此项原理。利用结构设计技巧或操作电路之设计技 巧﹐使光照射在反向偏压二极管上﹐以将光能转换为电能的 方式﹐不仅速度快速且灵度极高﹐故骨胳效用于光通讯上。
照涉射於Pn 結之光能 導電帶 光 有光照射之PN二極體的V.I特性
+
+
P 光
無光照 射時 反 向 電 流
電 流 (I)
禁帶 價電子帶 N
電壓 (V)
-
+
光能所產生 之效應 光能所產生 之效應
Pn接合部位因光之 照射而產生之載体
有光照 射時
光能所導通之電流
+
P
Leabharlann Baidu+-
N
-
N層因 N層因
- 增加故為+ +增加故為 5-3 PN
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• 图5-5所示﹐即系利用Cds光电导组件所构成的夜间自动亮灯 的电路﹐此项电路之结构虽然简单﹐其作用却极为良好﹐故 目前仍然应用十分广泛。 • 硫化镉(Cds)的灵敏度虽高﹐由于其响应速度迟缓﹐故用于通 讯或讯号传输上极为少。
©2000 Xu chang
光电动势组件与太阳电池
• 图5-7所示﹐为具有代表性之pn接合硅(Si)二极管的模式。当 光自晶体表面射入﹐通过硅(Si)之内部﹐再到达施加有反向 电压之pn接合部位处。其接合部位处﹐受此反向电压的影响 会形成耗层﹐而耗层内到达此处之光的影响所产生之载体(电 子与电洞)于电压吸引状态下﹐电流系向⊕侧快速移动而电洞 则体系向Θ侧快速移动。如此﹐电流即系与照射于pn接合处 之光对应﹐而告导通。北就此项情况以图5-8为例﹐予以详细 说明。
©2000 Xu chang
光敏晶体管的类别
• 光二极管（Photo Diode，简称PD） • 为红外线受光组件，主要作为接收红外线光源讯号之用。于 pn接合二极管上施加反向电压﹐并利用光使接合部位处所导 通之电流﹐产生较大之变化的组件﹐属于目前广泛采用的受 光组件之一。
©2000 Xu chang
©2000 Xu chang
碳化镓 禁带宽 （Ev) 3.39
镓磷 2.24
镓砷 1.35
铟磷 1.35
铟锑 0.17
ZnO 氧化锌 禁带宽 （Ev) 3.2
ZnS 硫化锌 3.91
ZnSe 硒化锌 2.81
CdS 硫化镉 2.41
CdSe 镉硒 1.74
• *（实际上尚有吸收较Eg﹐为低之能量的模态﹐依据 此项说明﹐则波长较长之光﹐其依据禁带宽Eg的基本 说明﹐仅能解释其基础吸收而己。
• 因太阳能电池﹐系以光照射于pn接合之二极管上﹐以獗得电 动势﹐故作为电池使用时﹐当然需要较大的面积。双其所使 用之材料﹐多为硅(Si)/镓(Ga)或砷(As)。 • 利用光以使MOS晶体管执行操作﹐即是属于以上朮原理之组件 作为受光使用的活用范围例。图5-6所示﹐即为太阳能电池式 之受光组件﹐系可使MOS晶体管产生作用的基本电路。
©2000 Xu chang
• 欲使输出电流量增大时﹐即可增大光之照射面积﹐藉以增中 照射于二极管上之光量。当然﹐即使以强光照射﹐仍可产生 较大的输出电流。此外﹐欲使所投射之光能有效提供输出电 流起见﹐设计上﹐或使接合部位之耗乏层加宽﹑或使光线恰 巧有效到达耗乏层部位处等﹐均为有效可行的方式。此类组 件﹐即称之 光电动势组件（又可称之为photo-voltaic组件 ）﹐可用于光之照射以执行MOS晶体管驱动。 • 除此项利用光之照射以产生电压的用法外﹐尚有以二极管 执行反偏压﹐再利用光向该处照射藉以电流产生较大之变化 的用。 • 于pn接合处施加有反向电压时﹐除少许电流外﹐几乎并无 电流导通。一如第三章中所说明﹐接合部位处之电子﹐系自 施加有Θ电压这p型部位远离﹐而电洞则自施加⊕电压之n型 部位远离﹐pn﹔边界部位处﹐恰巧成为即无电洞子无电子的 耗管层状态。
• 光IC，系由光二极管讯号与IC电路共同组合装配而成的 产品。光敏晶体管在原理上，主要是利用晶体管以执行 光二极管的放大，光IC则利用IC电路执行光二极管之放 大或成形，有时因状况不同，尚可利用与其它讯号输入 ，进行合成的功能，以构成受光IC电路。 • 为IC化红外线受光组件，将光二极管与IC电路共同组合 封装而成的产品，可简化应用商品之电路设计。如 RECEIVER MODULE(接收模块，简称IRM)。
©2000 Xu chang
光敏晶体管（Photo Transistor，简称PT） Transistor，简称PT） PT
• 为红外线受光组件，主要作为接收红外线光源讯号之用。 • 光敏晶体管之灵敏度﹐所能提升的程度系利用晶体管以使其 光二检体讯号之放大值相当。
光 電 晶體 光 電晶 體電 路
• 当光照射在二极管上﹐则其反向电流即告增加﹐并利用晶体 管以执行此电流的放大。实际之光敏晶体管﹐并非二极管与 晶体管两者各自独立的不同结构﹐而系予于晶体管之集极 (Collector)与基极(Base)部位处﹐使之具有光二极管的功 能。光敏晶体管之断面图﹐即如图5-11所示。
©2000 Xu chang
• 一旦有能量比禁带宽（带隙Eg）较大之光﹐照射在此部位 上时﹐即可以其共价键之晶格上赋予能量﹐该处于是有电 子与电洞产生﹐其状态即如图5-2所示。如此一来﹐因有 电子与电洞的产生﹐故除可形成电注之导通外﹐且连带可 使电阻值下降。
利用光之照射以產生電子及電洞的作用﹐則稱之為光電動勢 （Photo-electromotive Force） 。自吸收光能之價電子帶中﹐使 電子移出﹐剩余之處即成為電洞。一量電子及電洞產生時﹐ 即有電流導通。
Kenny Mao
2005/6/20
©2000 Xu chang
受光组件
• 凡属即可将所接收之光能转换为电能﹐又可使光能之变化﹐ 转换为电能之变化者﹐均可称为受光组件。 • 受光组件﹐除有能使所接收之光产生电压的太阳能电池外﹐ 还有如硫化镉（CdS）受光组件般﹐一旦接受光线后﹐即有 使电阻值发生变化之光敏电阻（Photoconductive Cell）之 分。 • 入夜后﹐自动亮灯的路灯﹑电视或空调设备等之遥控接收部 位﹑自动门的传感器﹑光通讯之接受组件等﹐都是受光组件 之应用领域﹐十分广泛。又近来﹐用于电视摄影机上的电荷 耦合装置（CCD:Charge-Coupled Device）﹐亦属于受光组 件之一。 • 受光组件虽然种类甚多﹐然而基本上﹐仍系利用半导体与光 两者的性质﹐巧妙运用光之发电﹐以及电阻之变化。
©2000 Xu chang
• 到达耗层之光﹐须能仅量有效提供载体的产生(电子与电洞)﹐ 若毫无任何作用径行通过时﹐即无意义可言。因此﹐耗必须具 有适当的厚度方可。再者﹐为能充分执行光之取用﹐甚至表面 电极之形状与大小﹐亦须竭力避免其不致形成有光之阴影。基 于如此构想所制作之产品﹐则有可供于遥控接收器上使用的光 二极管芯片﹐此芯片即照片5-1所示。
©2000 Xu chang
• 可产生电子与电洞的能量﹐即可视为系发光二极管的反结构 ﹐故可利用第3章中之公式表示﹕ • Eλ=1,240/λ • Eλ﹕产生电子及电洞时所需之能量≒禁带宽Eg • λ: 与Eλ对应之光的波长 • 此时之Eλ﹐约与禁带宽（Eg）相同﹐惟其值因材料之不同 ﹐而稍有差异。一切的半导体均有此项性质﹐而广泛供作受 光组件材料使用者﹐则为硫化镉（CdS）。又﹐不仅单晶半 导体之电阻受光照射﹐有下降的性质﹐甚至多晶质或粉末等 也有相同的性质﹐故应用此项性质制造组件时﹐则与晶体管 或IC不同﹐可采用简单蒸镀法。今将各种不同材料之半导体 的禁带宽﹐分别列示于表5-1内﹐当有较相当波长为短之光 *(能量Eg为大之光)照射时﹐则此物质这电阻﹐即告降低。
©2000 Xu chang
具有代表性的受光组件
• 具有代表性的组件﹐计有光电导组件﹑光电动势组件﹑光敏 晶体管以及与此类同的电荷合器(CCD:Charge-Coupled Device)等﹐四种不同的类型。兹就其和种类型之实际产品为 例进行探讨。 • 光电导组件.Cds(硫化镉) • 硫化镉(Cds)禁带宽(Band Gap)为2.41eV﹐因此﹐其导电性较 波长在50nm以下之光更好。 • 由于Cds光电导组件的灵敏度高﹐故经常供作摄基影时之曝光 表使用﹔双夜间自动明亮之路灯﹐亦多系采用此类产品。白 书时之光因多属低于500nm以下之波长较短的成份﹐故以之与 Cds之特性配合使用最为适当。