第六章 电子功能与元器件光敏器件.pptx

第六章 光敏及光电器件;光电子学器件的例子;二、激光的应用; ;;;;2.2激光医疗;飞秒激光器;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;;办公楼与玻璃幕墙一体化的PV;光电子学器件的例子;23; 顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。 　　光放大器主要有3种：光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。 　　光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖S、C、L频带；掺铥光纤放大器的增益带是S波段；掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。 　　拉曼光放大器则是利用拉曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应拉曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，拉曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。 　　半导体光放大器一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。;光电子学器件的例子;光电子学器件的例子;光应用的本质;本章所讲授的内容： 1.光的吸收及光电效应 2.光电导型光敏器件 3.光伏效应光敏器件 4.半导体激光器 5.半导体探测器 ;6-2 半导体中光的吸收及光电效应;主要内容;一、半导体中光的吸收;;直接带隙跃迁; ;;;;; 直接跃迁：电子与光子的作用过程，跃迁几率比较高，如GaN、InP 、InN、GaAs、InAs和所有的Ⅱ-Ⅵ族化合物 间接跃迁：电子与光子的作用，同时还是电子与晶格的作用，这是一个二级过程，发生几率小。 Si 、Ge 、GaP、AlAs、AlSb;;;一、半导体中光的吸收;2.杂质吸收; 对于一般半导体材料，当入射光子的频率不够高时，不足以引起电子产生能带间的跃迁或形成激子时，仍然存在着吸收，而且其强度随波长增大而增强。这是由自由载流子在同一能带内的能级间的跃迁所引起的，称为自由载流子吸收。自由载流子吸收不会改变半导体的导电特性。; 晶格原子对远红外谱区的光子能量的吸收直接转变为晶格振动动能的增加，在宏观上表现为物体温度升高，引起物质的热敏效应。 以上四种吸收中，只有本征吸收和杂质吸收能够直接产生非平衡载流子，引起光电导效应。其他吸收都程度不同地把辐射能转换为热能，使器件温度升高，使热激发载流子运动的速度加快，而不会改变半导体的导电特性。;二、光电效应;;;二、光电效应;知识点;6-3 光电导效应型光敏器件;主要内容;6-3-1 光电导效应型光敏器件的工作原理;6-3-1 光电导效应型光敏器件的工作原理;2.非本征光电导器件;杂质光电导;6-3-1 光电导效应型光敏器件的工作原理;;;为什么在氧化情况下是P型;等电子陷阱;;;;6-3-1 光电导效应型光敏器件的工作原理;6-3-1 光电导效应型光敏器件的工作原理;6-3-2 CdS光敏器件及其特性;CdS光敏电阻 ;6-3-2 CdS光敏器件及其特性;6-3-2 CdS光敏器件及其特性;6-3-2 CdS光敏器件及其特性;;;2. 时间响应 ;;;6-3-2 CdS光敏器件及其特性;;在一定的光照下，光敏电阻的光电流与所加的电压关系 光敏电阻是一个纯电阻，因此符合欧姆定律，其伏安特性曲线为直线。 不同光照度对应不同直线;;知识点;6-4 光伏效应型光敏器件;;主要内容;6-4-1 硅光敏二极管的工作原理;6-4-1 硅光敏二极管的工作原理;光导二极管的工作原理; （1）如果工作在零偏置的开路状态, P N 结型光电器件产生光生伏特效应, 这种工作原理称光伏工作模式。 （2）如果工作在反偏置状态, 无光照时结电阻很大, 电流很小; 有光照时, 结电阻变小, 电流变大, 而且流过它的光电流随照度变化而变化。这种状态称为光电导工作模式。 ;6-4-2 硅光敏二极管的基本特性; 无辐射作用的情况下（暗室中），PN结硅探测器的正、反向特性与普通PN结二极管的特性一样，其电流方程为 ;有光照时，是光电流与p-n结反