半导体中的光电效应

1、贵州民族学院理学院论文华人论文网http:essaydatacom半导体中的光电效应杨阿楠摘要：本文对所学教程中的半导体和光电效应的发展史进行了介绍，并对半导体光电效应的现彖及规律部分的内容进行了探讨和补充。介绍了半导体光电效应的种类，并对外光电效应和内光电效应及其在太阳能等方面的应用进行了解，重点提到了半导体的光电导效应和光伏效应的应用，并介绍了照相机电子快门的作用机制，最后对我国半导体光电效应的应用及其前景提出自己的想法和建议。本文除了对半导体中的光电效应的应用进行介绍外，还对半导体的能带结构，半导体掺杂进行了阐述。其中详细的解释了PN结的行成，光伏效应，光电转换机制。在对光电效应的应用进

2、行介绍中，还对其工作原理和特性进行了分析。关键字：半导体光电效应光电导效应光伏效应半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom半导体光电效应华人论文网http:essaydatacomSemiconductorphotoelectriceffectYangAnanAbstract:Thistutorialonthescienceofsemiconductorsandthehistoryofthephotoelectriceffectwasintroduced.Semiconductorphotoelectriceffectandthelawsofsomeofthecontentw

3、erediscussed。IDescribedthetypesofsemiconductorphotoelectnceffectandtheexternalphotoelectriceffect。tostudythephotoelectriceffectanditsapplicationsinsolarenergVoHighlightedtheseniiconductoiphotoconductiveeffectandtheapplicationoftliephotovoltaiceffect,describedthemechamsmofthecameraelectioiiicshutterF

4、inally,theapplicationofsemiconductorphotoelectriceffectandtlieoutlookforthekownideasandsuggestions,oThisadditiontothephotoelectnceffectinsemiconductors,mtroducedtheapplication,butalsoonthebandstiuctureofsemiconductors,semiconductordopingaredescribedWhichdetailedExplamedthelineintothePNjunction,theph

5、otovoltaiceffect,photoelectiicconversionmechanismIlltheapplicationofthephotoelectriceffectintroduced,itisalsoitsworknigpiiiicipleandchaiacteristicsaieanalyzedKeywords:SemiconductorPhotoelectriceffectPhotoconductiveeffectPhotovoltaiceffect作者：杨阿楠（理学院专业：应用物理指导老师：蔡勋明华人论文网http:/v作者：杨阿楠（理学院专业：应用物理指导老师：蔡勋明

6、华人论文网http:/v目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 第一章半导体及光电效应的发展史11简介12半导体的发展史11.3光电效应的发展史2 HYPERLINK l bookmark12 第二章半导体和光电效应的理论32.1半导体的简介32.2半导体的定义32.3PN结形成及单向导电性52.4光电效应概述及发展105光电效应种类11 HYPERLINK l bookmark14 第三章半导体中的光电效应及应用133.1半导体的能带结构142半导体的内光电效应153.3半导体材料的掺杂与PN结的形成153.4PN结光伏效应的光电转换机制163.5半导体

7、光伏效应的应用173.6半导体光电导效应的应用19 HYPERLINK l bookmark18 致谢211U贵州民族滸院理学院论文华人论文网httpJ贵州民族滸院理学院论文华人论文网httpJ第一章半导体及光电效应的发展史11简介自从有人类以来，已经过了上百万年的岁月。社会的进步可用当时人类使用的器物來代表，从远古的石器时代、到铜器，再进步到铁器时代。现今，以硅为原料的电子元件产值，则超过了以刚为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。硅所代表的正式半导体元件，包括记忆元件、微处理器、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体

8、元件无时无刻都在为我们服务。上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。1.2半导体的发展史JohnB

9、ardeen（左），WilliamShockley（坐）和WalterBtattain共同发明了晶体管1947年12月23曰第一块晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入了飞速发展的电子时代。在晶体管技术日新月异的60年里，有太多的技术发明与突破，也有太多为之做出重要贡献的人，更有半导体产业分分合合、聚聚散散的恩怨情仇，当然其中还记载了众多半导体公司的浮浮沉沉。1959年首次将集成电路技术推向商用化的飞兆半导体公司，也是曾经孵化出包括英特尔、AMD、美国国家半导体、LSILogic、作者：杨阿楠（理学院专业：应用物理指导老师：蔡勋明华人论文网http:/A作者：杨阿楠（理学院专业：应用物理指导老师

10、：蔡勋明华人论文网http:/A半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom # VLSITechnologyIntersil、Altera和Xilinx等等业界众多巨擘的飞兆半导体,现在己成为专注于功率和能效的公司：曾经在上世纪80年代中连续多年位居半导体产业榜首的NEC,在90年代中跌出前10后，再也没有东山再起；更有与发明第一块晶体管的贝尔实验室有着直系血缘的杰尔(Agere),通过多次变卖，被“四分五裂”找不到踪迹。世上没有常胜的将军。曾经的呼风唤雨，并不代表能成为永久的霸主。当我们用历史的眼观來看今天的半导体产业，我们有什么启示呢？全球半导体产业正在东移，以台积电为首的

11、晶圆代工将成为全球半导体工艺与产能双双领先的公司；传统的IDM厂商都向轻资丿转变，65nm已鲜有IDM跟踪,至45nm时除了memoryF*商外，仅剩英特尔一家了；AMD在2008年将芯片制造部分剥离出來也说明了这一点。私募基金正在加速半导体业的整合,未來每个产业仅有前五名是可以生存的；PC在主导半导体产业10多年后，正让位于消费电子，英特尔还能守住霸主地位多久？以台湾联发科为代表的新一代IC公司的崛起，使得众多欧美大厂不再轻易放弃低利润行业，未來的半导体产业会逐渐成为一个成熟的产业，一个微利的产业。1.3光电效应的发展史光电效应由徳国物理学家赫兹(M.Hertz)于1887年发现，对发展量子

12、理论起了根本性作用。1887年，首先是赫兹在证明波动理论实验中首次发现的。当时，赫兹发现，两个锌质小球之一用紫外线照射，则在两个小球之间就非常容易跳过电花。大约1900年，马克思布朗克(MaxPlanck)门】对光电效应做出最初解释，并引出了光具有的能量包裹式能量(quantised)这一理论。他给这一理论归咎成一个等式，也就是E=hf,E就是光所具有的“包裹式”能量，/?是一个常数，统称布朗克常数(Plancksconstant),lj/就是光源的频率。也就是说，光能的强弱是有其频率而决定的。但就是布朗克自己对于光线是包裹式的说法也不太肯定。1902年，勒纳徳(Lenard)m也对其进行了研

13、究，指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。但无法根据当时的理论加以解释；1905年，爱因斯坦(AlbertEinstein)1:26岁时提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。他进一步推广了布兰科的理论，并导出公式，Ek=hf-WfW便是所需将电子从金属表面上自由化的能量。而乞呢就是电子自由后具有的势能。第二章半导体和光电效应的理论2.1半导体的简介物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料，如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等，称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡

14、、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。半导体的分类，按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般來说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSIVLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。2.2半导体的定义电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物

15、质。半导体室温时电阻率约在10一510/欧米之间，温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。緒和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括111-V族化合物（帀巾化稼、磷化镣等）11-VI族化合物（硫化镉、硫化锌等）、氧化物（镭、銘、铁、铜的氧化物），以及由II【-V族化合物和【-VI族化合物组成的固溶体（镣铝帀巾、稼帀巾磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。半导体：意指半导体收音机，因收音机中的晶体管由半导体材料制成而得名。2.2.1本征半导体不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满

16、带（见第四章能带理论部分），受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称电子一空穴对，均能自由移动，即载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子一空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom振动能量（发热）。

17、在一定温度下，电子一空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子-空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用不多。2.2.2半导体的特点半导体五大特性：电阻率特性、导电特性、光电特性、负的电阻率温度特性、整流特性。在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，半导体的电阻率会发生改变，使其导电性能具有可控性，在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自

18、身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。载流子：运载电荷的粒子称为载流子。导体导电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。本征半导体电的特点：本征半导体有两种

19、载流子，即自由电子和空穴均参与导电。本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。动态平衡：在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。载流子的浓度与温度的关系：温度一定，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时，热运动加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多,空穴也随之增多（即载流子的浓度升高），导电性能增强；当温度降低，则载流子的浓度半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom作者：杨阿

20、楠（理学院专业：应用物理指导老师：蔡勋明华人论文网http:/A 降低，导电性能变差。结论：本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性，可制作热敏和光敏器件，乂造成半导体器件温度稳定性差的原因。2.3PN结形成及单向导电性3.1P、N型半导体的定义和导电特性N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半导体。PN结的形成：将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。杂质半导体：通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少

21、量合适的杂质元素，可得到杂质半导体。多数载流子：N型半导体中，自由电子的浓度大于空穴的浓度，称为多数载流子，简称多子。少数载流子：N型半导体中，空穴为少数载流子，简称少子。施主原子：杂质原子可以提供电子，称施主原子。N型半导体的导电特性：它是靠自由电子导电，掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能也就越强。P型半导体的导电特性：掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。多子：P型半导体中，多子为空穴。少子：P型半导体中，少子为电子。受主原子：杂质原子中的空位吸收电子，称受主原子。多子的浓度决定于杂质浓度。少子的浓度决定于温度。2.3.2PN结的行成PN结的形成过

22、程：在杂质半导体中，正负电荷数是相等的，它们的作用相互抵消，因此保持电中性。载流子的浓度差产生的多子的扩散运动在P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差，N型区内的电子很多而空穴很少，P型区内的空穴很多而电子很少，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，因此，有些电子要从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。电子和空穴的复合形成了空间电荷区电子和空穴带有相反的电荷，它们在扩散过程中要产生复合（中和），结果使P区和N区中原來的电中性被破坏。P区失去空穴留下带负电的离子，N区失去电子留下带正电的离子，这些离子因物质结构的关系，它们不能移动

23、，因此称为空间电荷，它们集中在P区和N区的交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结。空间电荷区产生的内电场E乂阻止多子的扩散运动PN图232PN结的形成如图2.3.2所示，在空间电荷区后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区中形成一个电场，其方向从带正电的N区指向带负电的P区，由于该电场是由载流子扩散后在半导体内部形成的，故称为内电场。因为内电场的方向与电子的扩散方向相同，与空穴的扩散方向相反，所以它是阻止载流子的扩散运动的。空间:电荷综上所述，PN结中存在着两种载流子的运动。一种是多子克服电场的阻力的扩散运动;另一种是少子在内电场的作用下产生的漂移运动。因此，只有当扩散

24、运动与漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度和内建电场才能相对稳定。由于两种运动产生的电流方向相反，因而在无外电场或其他因素激励时，PN结中无宏观电流2.3.3PN结的单向导电性PN结在外加电压的作用下，动态平衡将被打破，并显示出其单向导电的特性。P端接电源的正极，N端接电源的负极称之为PN结正偏。此时PN结如同一个开关合上，呈现很小的电阻，称之为导通状态。P端接电源的负极，N端接电源的正极称之为PN结反偏，此时PN结处于截止状态，如同开关打开。结电阻很大，当反向电压加大到一定程度，PN结会发生击穿而损坏。外加正向电压当PN结外加正向电压（如图所示）时，外电场与内电场的方向相反，内电场变弱，

25、结果使空间电荷区（PN结）变窄。同时空间电荷区中载流子的浓度增加，电阻变小。这时的外加电压称为正向电压或正向偏置电压用匕表示。在匕作用下，通过PN结的电流称为._正向电流o外加正向电压的电路如图所-000000600000Q0V0*0.00O.Q*OOQ.0-.G).O.0.0,Q.O.0的部分称为正向特性。反向特性：*0的部分称为反向特性。根据理论分析，PN结的伏安特性可以表达为：匚=/,(%-1)式中。为通过PN结的电流，匕为PN结两端的外加电压；匕为温度的电压当量=0.026V911600,其中*为波尔兹曼常数（1.38X10-23J/K）,T为绝对温度（300K）,Q为电子电荷（1.6

26、10一叱）；为自然对数的底；人为反向饱和电流。图PN结伏安特性曲反向击穿：当反向电压超过一定数值U（BR）后，反向电流急剧增加，称之反向击穿。势垒电容：耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容C-变容二极管：当PN结加反向电压时，C,明显随的变化而变化，而制成各种变容二极管。如下图所示。图.2PN结势垒电容半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom作者：杨阿楠（理学院专业：应用物理指导老师：蔡勋明华人论文网http:/半导体光电效应华人论文网 平衡少子：PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子。非平衡少子：PN结处于正向偏置时，从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子均称

27、为非平衡少子。扩散电容：扩散区内电荷的积累和释放过程与电容器充、放电过程相同，这种电容效应称为Cdo结电容：势垒电容与扩散电容之和为PN结的结电容24光电效应概述及发展光电效应概述光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectriceffect）o光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,乂称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应。金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出來的电子叫做光电子。光波

28、长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都儿乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子）所组成。光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关，光是电磁波

29、，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响.光电效应说明了光具有粒子性。相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的色散。光电效应的理论发展光电效应由徳国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论起了根本性作用。1887年，首先是赫兹（M.Hertz）在证明波动理论实验中首次发现的。当时，赫兹发现，两个锌质小球之一用紫外线照射，则在两个小球之间就非常容易跳过电花。大约1900年，马克思布兰科（MaxPlanck）对光电效应做出最初解释，并引出了光具有的能量包裹式能量（quantised）这一理论。他给这一理论归咎成一个等式，也就是E二hf,E就是光所具有的“包裹式”能

30、量，h是一个常数，统称布兰科常数（Plancksconstant）,而f就是光源的频率。也就是说，光能的强弱是有其频率而决定的。但就是布兰科自己对于光线是包裹式的说法也不太肯定。1902年，勒纳（Lenard）也对其进行了研究，指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。但无法根据当时的理论加以解释：1905年，爱因斯坦26岁时提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。他进一步推广了布兰科的理论，并导出公式，Ek=hf-W,W便是所需将电子从金属表面上自由化的能量。而&呢就是电子自由后具有的势能。2.5光电效应种类光电效应分为：外光电效应和内光电效应

31、。内光电效应是被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。外光电效应是被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。1、外光电效应在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象叫做外光电效应。外光电效应的一些实验规律仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率叫做极限频率（或叫做截止频率），相应的波长九叫做极限波长。不同物质的极限频率和相应的极限波长九是不同的。一些金属的极限波长（单位：埃）：钠锌银钳65205400372026001960光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关

32、。这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。阴极（发射光电子的金属材料）发射的光电子束和照射发光强度成正比。从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过10秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。爱因斯坦方程：hv=-inv+1+W2式中-mv2是脱出物体的光电子的初动能。金属内部有大量的自由电子，这是金属的2特征，因而对于金属來说，/项可以略去，爱因斯坦方程成为hv=-mv2+I+W假如2hvE：E:Es（耳为带隙间隔）的入射光照射半导体PN结时，半导体内的电子吸收能量，可激发出电子一一空穴对。这些非平衡载流子如果运动到PN结附近，就会在PN结内

33、建电场E内的作用下分离。电子逆着E内的方向向N区运动，而空穴沿着E内的方向向P区移动，如图3.4.1（a）所示。结果在N区边界积累了电子，在P区边界积累了空穴，如图3.4.1（b）所示。这样就产生了一个与平衡态PN结内建场方向（由N区指向P区）相反的光生电场（由P区指向N区），即在P区与N区间建立了光生电动势。这样就把光能转化成了电能。若在两极间接上负载，则会有光生电流通过负载。3.5半导体光伏效应的应用光伏探测器1、光伏探测器定义及工作原理光伏效应：PN结受到光照时，可在PN结的两端产生光生电势差，这种现象则称为光伏效应光伏探测器：利用半导体光伏效应制作的器件称为光伏探测器，简称PV（Pho

34、tovoltaic）探测器，也称结型光电器件。光照下的PN结电流方程及伏安特性电流方程:半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom半导体光电效应华人论文网http:essaydatacom1S1S第二象限：光电探测器，这个区域没有意乂第三象限：光电导模式光电二极管：这个区域重要意义.第四象限：光伏模式，第四象限是光电池的工作区域。2、应用半导体的光伏效应主要在硅光电池，硅光电二极管，硅光电三极管，PIN光电二极管雪崩光电二极管，紫外光电二极管，碣镉汞、硏锡铅红外光电二极管。其中硅光电池分为太阳光电池和测量光电池。太阳光电池主要用作电源，转换效率高、成本低，测量光电池主要功能是作

35、为光电探测用，光照特性的线性度好。太阳电池。PN结光伏效应的一个重要的应用是利用光照射时,PN结产生的光生电压制造把太阳光能转化成电能的器件一一太阳电池。制造太阳电池的材料主要有硅(Si)、硫化镉(CdS)和砂化W(GaAs)等。现在仍有很多新型高效材料正在研究实验中。目前，太阳电池的应用已十分广泛。它己成为宇宙飞船、人造卫星、空间站的重要长期电源。在其它方面的应用也十分普遍。关于目前国内外太阳电池电源设备应用的情形简介如下：宇宙开发一一观测用人造卫星、宇宙飞船、通讯用人造卫星航空运输一一飞机、机场灯标、航空障碍灯、地对空无线电通讯气象观测一一无人气象站、积雪测量计、水位观测计、地震遥测仪航线

36、识别一一航标灯、浮子障碍灯、灯塔、潮流计通讯设备一一无线电通讯机、步谈机、电视广播中继站农畜牧业一一电围栏、水泵、温室、黑光灯、喷雾器、割胶灯公路铁路一一无人信号灯、公路导向板、障碍闪光灯、备急电话日常生活一一照相机、手表、野营车、游艇、手提式电视机、闪光灯半导体光电效应华人论文网http:作者：杨阿楠（理学院）专业：应用物理指导老师：蔡勋明华人论文网http:/Av作者：杨阿楠(理学院)专业：应用物理指导老师：蔡勋明华人论文网http:/A 金属栅迸电极金属底电极减反对膜N图太阳能电池太阳电池的基本结构是：把一个大面积PN结做好上下电极的接触引线就构成一个太阳电池。为更好地接受日光照射，正面

37、电极不能遮光,常做成栅状。为了减少入射光的反射，一般在表面层上再做一层减反射膜，表面层下是PN结，底电极一般做成大面积的金属板。如图所示。如图所示为两种实际应用的太阳电池板。图实用太阳能电池6半导体光电导效应的应用光电导探测器。利用半导体光电导效应制成的器件称为光电导探测器，简称PC(Photoconductive)探测器一一乂称为光敏电阻。1、特点和分类光电导探测器分为本征型和杂质型。P型N型都可以制成光电探测器，但电子的迁移率比空穴大，目前大都用N型握涮器计?_he_1240i本征型光电探测器截止波。=瓦=(nm)杂质型光电探测器截止波M=(mu)光电导探测器的特点如下：光谱响应：紫外一一

38、远红外工作电流大，可达数毫安可测强光，可测弱光灵敏度高，光电导增益大于1无极性之分2、结构和原理设样品为N型材料如3.6.2图所示在均质的光电导体两端加上电极后就构成了光电导探测器，两级加上一定电压，就构成了光电探测器，两级加上一定电压，当光照射光电导体时光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动，在电路中产生电流，达到光电转换的目的。3、应用光电导探测器有应用在光控制电路，照相机电子快门。光照强：曝光时间短图363.1照相机电子快门原理光照弱：曝光时间长图为照相机自动曝光控制电路，测光器件时硫化镉，曝光电路是RC充电电路，M为快门电磁吸铁，Rwl快门速度的可调电位器，Rw2是高照度时的调节快门

39、速度的可调电位器。电子工作时，在Rwl和Rw2确定的的情况下，曝光时间由RC充电电路的时间常量决定，只与CDS的阻值Reds有关，Reds乂与景物光强有关，从而实现自动曝光。光电探测器也是对半导体光电效应的重要应用。光电探测器是指对各种光辐射进行接收和探测的器件。其中光敏管（包括各种光敏二极管、光敏三极管和一些光敏晶体管）是此类光电器件的重要组成部分。它与我们高中教材传感器实验中研究的光敏电阻都是实行光电信号转化的装置。光电探测器在科技、生活、生产和国防建设中都有着重要的应用。例如数码照相机、数码摄像机、天文显微镜、GPS全球定位系统、气象卫星拍摄的气象云图、巡航导弹目标定位等等。这些应用中最基本的是有一个非常灵敏的光电探测器。图所示