什么是光電元件？

光電器件是控制光能與電能之間轉(zhuǎn)換的電子器件的總稱。

廣義上講，有將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的發(fā)光元件和將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的受光元件。發(fā)光元件是當(dāng)電流通過時(shí)發(fā)光的元件，發(fā)光二極管是典型的例子。

燈泡和熒光燈也通過電流通過而發(fā)光，但一般而言，發(fā)光元件僅限于使用半導(dǎo)體的元件，不包括半導(dǎo)體。此外，光電探測(cè)器在接收光時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流；太陽能電池就是一個(gè)例子。

光電元件的應(yīng)用

光電元件廣泛應(yīng)用于利用光的領(lǐng)域的設(shè)備中。在發(fā)光元件的情況下，各種用途的實(shí)例包括使用發(fā)光二極管的照明設(shè)備的發(fā)光部件、用于檢測(cè)傳感器中的物體的光源（例如光斷續(xù)器）、以及作為光學(xué)領(lǐng)域中的信號(hào)光源的半導(dǎo)體激光器。我可以。

除了上述太陽能電池之外，光接收元件的示例包括照度計(jì)、相機(jī)曝光計(jì)、CD和DVD拾取器、照相設(shè)備中的圖像傳感器以及檢測(cè)從物體反射的光的光遮斷器。

光電元件原理

發(fā)光元件和受光元件的原理有很大不同。

1. 發(fā)光元件

發(fā)光二極管是一種典型的發(fā)光器件，其基本結(jié)構(gòu)是P型半導(dǎo)體（空穴占多數(shù)載流子）和N型半導(dǎo)體（電子占多數(shù)載流子）的PN結(jié)。 ）。 有。

當(dāng)向發(fā)光二極管施加正向電壓時(shí)，電子和空穴在發(fā)光二極管芯片內(nèi)部移動(dòng)，從而導(dǎo)致電流流動(dòng)。當(dāng)電子和空穴在運(yùn)動(dòng)過程中碰撞時(shí)，它們會(huì)重新結(jié)合，但在這種狀態(tài)下，能量小于電子和空穴的組合能量。

這種減少的能量轉(zhuǎn)化為光并發(fā)射到半導(dǎo)體外部。這就是光發(fā)射的原理。

2.光電探測(cè)器

光電探測(cè)器利用光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指在半導(dǎo)體的PN結(jié)處發(fā)生的現(xiàn)象。即使光電二極管兩端短路，PN結(jié)處也會(huì)形成電場(chǎng)，電場(chǎng)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電位梯度。

當(dāng)光照射到這個(gè)電場(chǎng)中時(shí)，能量產(chǎn)生電子和空穴，但電子由于電勢(shì)梯度而立即移動(dòng)。換句話說，短路的外電路會(huì)流過電流，也就是電子的運(yùn)動(dòng)，并且光線越強(qiáng)（光子數(shù)越多），這個(gè)電流就越大。

注意，當(dāng)向PN結(jié)施加反向偏壓時(shí)，電場(chǎng)擴(kuò)大，因此在相應(yīng)更寬的區(qū)域中產(chǎn)生電子和空穴。另外，由于電勢(shì)斜率變強(qiáng)，因此載流子移動(dòng)速度變快，可以期待高速響應(yīng)。

光電元件的種類

分類為光電器件的半導(dǎo)體器件包括以下幾種。

1. 發(fā)光元件

發(fā)光二極管（英語：Light Emitting Diode）
許多具有從近紅外到可見光區(qū)域不同發(fā)射波長(zhǎng)的發(fā)光二極管已經(jīng)商業(yè)化，但尤其是藍(lán)光LED的需求正在迅速增長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈儽挥糜谡彰髟O(shè)備。另一方面，發(fā)射近紅外光的發(fā)光二極管被用作光通信裝置。

半導(dǎo)體激光器
可以發(fā)出比普通 LED 更強(qiáng)、更相干的光。熟悉的應(yīng)用示例包括利用其直線特性的激光筆，以及利用其高光強(qiáng)度和單一波長(zhǎng)的投影儀光源。

有機(jī) EL（電致發(fā)光）
用于薄型輕型顯示器，例如電視和攝影設(shè)備的取景器。

2.光電探測(cè)器

光電二極管
具有多種用途，包括用于測(cè)量?jī)x器的傳感器，例如測(cè)量光強(qiáng)度的照度計(jì)，以及用于利用光檢測(cè)物體的傳感器。

光電晶體管
一種比光電二極管具有更高靈敏度的傳感器，因?yàn)樗诰w管的基極區(qū)域接收光并放大那里產(chǎn)生的電流。主要用于光斷續(xù)器的受光部分。

圖像傳感器
通過在平面上排列大量光電二極管并將圖像投影到其上來創(chuàng)建圖像數(shù)據(jù)的傳感器。它用于拍攝靜態(tài)圖像和視頻的相機(jī)的成像部分。

盡管作為半導(dǎo)體器件其體積非常大且昂貴，但它已被廣泛用作過去使用的圖像拾取管和照相膠片的替代品。