宜春市西门子代理商

发布时间：2021-04-12 14:24:05

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反向结光电子器件

结中由于两侧电荷的转移在结区建立很强的内场(达104伏/厘米以上),导致能带弯曲，形成PN结势垒。光生载流子一旦扩散入结区即被内场扫向两侧构成光生电流。硅光电池和光敏二极管就是利用反向结特性工作的器件。硅光电池作为太阳能电源在人造上已得到应用,中国“东方红”2号人造使用了硅光电池。目前硅光电池能量转换效率已接近15%的理论值。光敏二极管是广泛使用的光检测器件,为了提高量子效率和响应速度，必须尽量扩大耗尽区(即电场区)，因此实用的半导体光电二极管都施加反向偏置,量子效率可达到80%以上，响应时间可小于纳秒,光纤通信系统使用的Si-PIN检测器就是典型的一种。

如果施加足够大的反向偏置，光生载流子在结附近某区域的强电场下加速，其能量可达到引起晶格碰撞电离的阈值。这种电离过程呈雪崩式链锁反应，因而可得到内部增益。利用这种过程可制出快速灵敏的光检测器，称半导体雪崩光电二极管(APD)。它在长距离、大容量光纤通信系统中得到应用。

异质结光电子器件

年代以来，半导体外延生长技术迅速发展。利用外延生长技术可以把不同半导体单晶薄膜控制生长在一起，形成异质结或异质结构。适当选择异质结构可以获得一些新的电学特性，如单向注入特性、载流子定域限制效应、负电子亲和势等，在光学上具有窗口效应、光波导特性等。异质结的新特性不仅使原有的光电子器件性能得到很大改善，同时还借以研制成许多新功能器件(如量子阱激光器、双稳态光器件等)。双异质结激光器的发明是异质结研究方面的一个重大成就。采用异质结构以后，激光器有源区可控制在0.1微米量级。把注入载流子和光都局限在这个薄层中，使激光器阈值电流密度降低2～3个量级,达到103安/厘米2以下，从而实现低功耗(毫瓦)，长命寿(外推百万小时)、室温连续波工作等目的。异质结在光电子学中的另一成就是70年代出现的半导体光阴极。以前采用的光阴极材料属正电子亲和势材料(如Cs3Sb-CsO等)，量子产额很低，且基本上由热电子弛豫时间决定(10-12秒量级)。利用半导体异质结(如GaAs、InGaAsP-CsO等)负电子亲和势，使量子产额提高3个数量级以上,量子产额由非平衡载流子寿命(10-8秒量级)决定;适当选择材料可使响应波长扩展到红外波段。这类负电子亲和势光阴极特别适用于军事夜视。

利用异质结窗口效应改善了太阳电池的能量转换效率。与硅光电池的理论极限相比，能量转换效率得到成倍提高。在研制成的20种以上异质结光电池中转换效率高的是AlGaAs/GaAs,达到23%。异质结太阳电池虽成本较高，但适用于特殊用途(如空间应用)。

多结光电子器件

根据器件功能设计的需要，可以连续生长两个以上多层异质结。这种多结光电子器件可以是二端工作的,也可以是三端或多端的。AlGaAs/GaAsPNPN负阻激光器就是一种多结二端器件，它是将普通的PNPN闸流管和双异质激光器组合成一体的复合功能器件。为了兼顾电学上的全导通和激光器低阈值要求，通常制成NpPpnP结构。其中大写字母表示宽带隙材料，小写字母表示窄带隙材料。这种负阻激光器适用于光电自动控制方面。

光晶体管是一种多层双结三端器件，它也是一种有内部电流增益的光电探测器。它不受碰撞电离噪声的限制，因此在长波长低噪声探测器应用方面可与半导体雪崩光电二极管相媲美。

典型的多结器件是量子阱激光器。量子阱激光器的有源区由多层超晶格材料构成，在超晶格结构中窄带隙材料形成极薄二维电子(或空穴,或二者兼有)势阱,导带中的准连续的电子态变成量子化，电子空穴的复合发光发生在这些量子化的分立状态之间，所以能在相当程度上克服半导体激光器能带工作的弱点。谱线变窄，温度系数变小，而且还可以通过注入电流密度的改变，对发射波长进行调谐。它将扩展半导体激光器的应用领域。

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