一、半導(dǎo)體光電器件

　　(一)半導(dǎo)體光電器件

　　半導(dǎo)體光電器件是指把光和電這兩種物理量聯(lián)系起來(lái)，使光和電互相轉(zhuǎn)化的新型半導(dǎo)體器件。即利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)(或熱電效應(yīng))制成的器件。光電器件主要有，利用半導(dǎo)體光敏特性工作的光電導(dǎo)器件，利用半導(dǎo)體光伏打效應(yīng)工作的光電池和半導(dǎo)體發(fā)光器件等。這一節(jié)中簡(jiǎn)略地向大家介紹一下這些光電器件的工作原理。半導(dǎo)體光電器件如光導(dǎo)管、光電池、光電二極管、光電晶體管等;半導(dǎo)體熱電器件如熱敏電阻、溫差發(fā)電器和溫差電致冷器等。

　　(二)半導(dǎo)體光電器件有哪些

　　半導(dǎo)體發(fā)光器件是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的器件。它包括發(fā)光二極管、紅外光源、半導(dǎo)體發(fā)光數(shù)字管等。

　　1、發(fā)光二極管

　　發(fā)光二極管的管芯也是一個(gè)PN結(jié)，并具有單向?qū)щ娦浴N結(jié)加上正向電壓時(shí)，電子由N區(qū)渡越(擴(kuò)散)到空間電荷區(qū)與空穴復(fù)合而釋放出能量。這些能量大部分以發(fā)光的形式出現(xiàn)，因此，可以直接將電能轉(zhuǎn)換成光能。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色(波長(zhǎng))，困半導(dǎo)體材料及摻雜成分不同而不同。常用的有黃、綠、紅等顏色的發(fā)光二極管。

　　發(fā)光二極管工作電壓很低(1 5-3伏)，工作電流很小(10-30毫安)，耗電極省?？勺鳠艄庑盘?hào)顯示、快速光源，也呆同時(shí)起整流和發(fā)光兩種作用。

　　2、發(fā)光數(shù)字管

　　把磷化鎵發(fā)光管或磷化鎵發(fā)光管的管芯制成條狀，用七條發(fā)光管組成七段式數(shù)字顯示管，可以顯示從0到9的十個(gè)數(shù)字。這種半導(dǎo)體數(shù)字顯示管的優(yōu)點(diǎn)是體積小、耗電省、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快。它可以作為各種小型計(jì)算器及數(shù)字顯示儀表的數(shù)字顯示用。

　　3、光電耦合器

　　把半導(dǎo)體發(fā)光器件和光敏器件組合封閉裝在一起，就組成了具有電---光---電轉(zhuǎn)換功能的光電耦合器。顯然，給耦合器輸入一個(gè)電信號(hào)，發(fā)光器件就發(fā)光，光被光接收器件接收后，又轉(zhuǎn)成換成電信號(hào)輸出。因?yàn)檩斎胫鬏敵鲋g用光進(jìn)行耦合。所以輸出端對(duì)輸入端沒(méi)有反饋，具有優(yōu)良的隔離性能和抗干擾性能。光電耦合器又是光電開(kāi)關(guān)，這種光電開(kāi)關(guān)不存在繼電器中機(jī)械點(diǎn)易疲勞的問(wèn)題，可靠性很高。

　　二、半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、光伏應(yīng)用

　　半導(dǎo)體材料光生伏特效應(yīng)是太陽(yáng)能電池運(yùn)行的基本原理。現(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為一大熱門(mén) ，是目前世界上增長(zhǎng)最快、發(fā)展最好的清潔能源市場(chǎng)。

　　太陽(yáng)能電池的主要制作材料是半導(dǎo)體材料，判斷太陽(yáng)能電池的優(yōu)劣主要的標(biāo)準(zhǔn)是光電轉(zhuǎn)化率，光電轉(zhuǎn)化率越高 ，說(shuō)明太陽(yáng)能電池的工作效率越高。根據(jù)應(yīng)用的半導(dǎo)體材料的不同 ，太陽(yáng)能電池分為晶體硅太陽(yáng)能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。

　　2、照明應(yīng)用

　　LED是建立在半導(dǎo)體晶體管上的半導(dǎo)體發(fā)光二極管 ，采用LED技術(shù)半導(dǎo)體光源體積小，可以實(shí)現(xiàn)平面封裝，工作時(shí)發(fā)熱量低、節(jié)能高效，產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快，而且綠色環(huán)保無(wú)污染，還能開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，一經(jīng)問(wèn)世 ，就迅速普及，成為新一代的優(yōu)質(zhì)照明光源。

　　目前已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個(gè)領(lǐng)域 ，都有應(yīng)用。

　　3、大功率電源轉(zhuǎn)換

　　交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對(duì)于電器的使用十分重要 ，是對(duì)電器的必要保護(hù)。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強(qiáng)度高，禁帶寬度寬，熱導(dǎo)性高，因此SiC半導(dǎo)體器件十分適合應(yīng)用在功率密度和開(kāi)關(guān)頻率高的場(chǎng)合，電源裝換裝置就是其中之一。

　　碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探，發(fā)電裝置中國(guó)的逆變器，電氣混動(dòng)汽車(chē)的能量轉(zhuǎn)化器，輕軌列車(chē)牽引動(dòng)力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢(shì)以及現(xiàn)階段行業(yè)對(duì)于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料需要，SiC將會(huì)取代Si，成為應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。