半导体光电子器件简介及分类

利用半导体光-电子（或电-光子）转换效应制成的各种功能器件。它不同于半导体光器件（如光波导开关、光调制器、光偏转器等）。

分类

①发光二极管(LED)和激光二极管(LD)：将电能转换成光辐射的电致发光器件。发光管的发散角大，光谱范围宽，寿命长，可靠性高，调制电路简单，成本低，广泛用于速率不太高、传输距离不太远的通信系统，以及显示屏和自动控制等。激光管的光谱较窄、发散角小、方向性强、色散小，于1962年研制成功后，得到迅速发展，广泛用于大容量、长距离的光纤通信系统以及光电集成电路。缺点是温度特性差，寿命比LED短。

②光电探测器或光电接收器：通过电子过程探测光信号的器件。即将射到它表面上的光信号转换为电信号，如PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)等，现代广泛用于光纤通信系统。

③太阳电池。将光辐射能转换成电能的器件。1954年应用硅PN结首先研制成太阳电池。它能把阳光以高效率直接转换成电能，以低运行成本提供永久性的电力，并且没有污染，为最清洁的能源。根据其结构不同，其效率可达5%～20%。

基本物理过程

从能带论的观点出发，半导体中电子状态的分布如图1,常温下低能量的带(价带)中的状态基本上为价电子所填充，高能量的带(导带)中的状态则空着，二者之间被宽度为Eg的禁带所隔离。在此情况下半导体的导电特性很差，只有发生在导带中的电子或价带中的空态(空穴)才能在外场驱使下参与导电。