发光与光电耦合器

关于发光与光电耦合器1第1页，共132页，2023年，2月20日，星期三2l光具有波粒二象性原子内有若干电子围绕原子核不断运动；运动有多种可能状态；不同运动状态的电子具有不同能量；当它们的运动受到干扰时就可能发射出电磁波。

光的本质及产生假设E0

、E1为电子的两个运动状态，E0为基态，电子受激获得一定能量而跃迁到激发态E1，当电子从激发态回到基态时，能量从E1变到E0，此时发射光子的频率为：h为普朗克常数第2页，共132页，2023年，2月20日，星期三3光源

通常人们把物体向外发射出可见光的现象称为发光。但对光电技术领域来说，光辐射还包括红外、紫外等不可见波段的辐射。发光常分为由物体温度高于绝对零度而产生物体热辐射和物体在特定环境下受外界能量激发的辐射。前者被称为热辐射，后者称为激发辐射，激发辐射的光源常被称为冷光源。第3页，共132页，2023年，2月20日，星期三4

l任何高于绝对温度0K的物体都具有热辐射。

l温度辐射的频率与强度取决于热平衡时的温度。

l自然界中的任何物体都是热辐射体。温度低的物体发红外辐射，500℃左右时物体的温度辐射开始发部分暗红色的可见光。温度越高，发出的辐射波长越短；大约在1500℃时的温度辐射体开始发白光。应用：热辐射是红外探测技术和温度非接触测量的依据。热辐射（温度辐射）-----连续光谱第4页，共132页，2023年，2月20日，星期三5

激励可以使发光物质产生光，外界提供激励能的形式可有多种方式，常用的有以下几种方法：电致发光、光致发光、化学发光等。1．电致发光

物质中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子从被加速的电子那里获得动能，由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。这一过程称为电致发光。例如：发光二极管所产生的光就是电致发光。

激发辐射的产生方法

第5页，共132页，2023年，2月20日，星期三62．光致发光

物体被光直接照射或预先被照射而引起自身的辐射称为光致发光。例如：l

荧光、示波管、显象管、日光灯等中荧光物质的余辉；l钠光灯被另一钠光灯照射发出的黄光(称为共振辐射)；l短波长的紫外光照射到杂质(油污)上发出波长较长的可见荧光。

光致发光原理当光投射到物质上时，光子直接与物质中的电子起作用(吸收、动量传递等)，引起电子能态的改变，电子由高能态跃迁到低能态过程中发出辐射。第6页，共132页，2023年，2月20日，星期三73．化学发光

由化学反应提供能量而引起的发光，称化学发光。例如：磷在空气中缓慢氧化而发光。

实际上，物质受激而发光是很复杂的，有些同属几种受激过程。总结：温度辐射是一种能达到平衡状态的辐射。也称热辐射，即热平衡状态的辐射。光谱为连续谱。激发辐射是一种非平衡辐射，即以一种外加能量转换成光能的过程。其光谱包括线光谱、带光谱和连续光谱。

第7页，共132页，2023年，2月20日，星期三8按照辐射来源不同，光源分为：自然光源与人工光源。按照光波在时间空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源。按照发光机理，光源又可分成：热辐射光源，气体发光光源，固体发光光源和激光器四种。光源的分类第8页，共132页，2023年，2月20日，星期三9光源热辐射光源气体放电光源固体发光光源激光器太阳白炽灯、卤钨灯黑体辐射器汞灯、荧光灯、钠灯氙(xian)灯、金属卤化物灯氘(dao)灯、空心阴极灯场致发光灯发光二极管气体激光器、固体激光器染料激光器、半导体激光器由物体温度高于绝对零度而产生的物体热辐射，称为热辐射光源。由于物体在特定环境下受外界能量激发而产生辐射，为激发辐射，其光源被称为冷光源。冷光源按激发方式分可分为光致发光、化学发光、摩擦发光、阴极射线致发光、电致发光等。第9页，共132页，2023年，2月20日，星期三106.1发光二极管的基本工作原理与特性1907年首次发现半导体二极管在正向偏置的情况下发光。70年代末，人们开始用发光二极管作为数码显示器和图像显示器。近十年来，发光二极管的发光效率及发光光谱都有了很大的提高，用发光二极管作光源有许多优点。

1..它体积小，重量轻，便于集成；2.工作电压低，耗电少，驱动简便，容易用计算机控制；3.它既有单色性好的单色发光二极管，又有发白光的发光二极管；4.发光亮度高，发光效率高，亮度便于调整。第10页，共132页，2023年，2月20日，星期三11

发光二极管（即LED）是一种注入电致发光器件，它由P型和

N型半导体组合而成。其发光机理常分为PN结注入发光与异质结注入发光两种。

6.1.1发光二极管的发光机理第11页，共132页，2023年，2月20日，星期三12由某原因激励到高能级的粒子，没有外刺激的情况下，自己跃迁到低能级，发出光的现象自发辐射E1E2hν=E2-E1特征频率(波长),相位,偏振,传播方向是随机的t激励作用原子模型第12页，共132页，2023年，2月20日，星期三13

制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区很多自由电子，P区有很多空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能自然复合。1.PN结注入发光内电场空间电荷区PN多子空穴多子电子第13页，共132页，2023年，2月20日，星期三14

当加以正向电压时，N区导带中的电子可越过PN结的势垒进入P区。P区的空穴也向N区扩散，于是电子与空穴有机会相遇，复合发光。由于空穴迁移率低于自由电子，则复合发光主要发生在p区。复合过程是电子从高能级跌落到低能级过程，这属于自发辐射，是非相干光。光的颜色（波长）决定于材料禁带宽度Eg，光的强弱与电流有关

内电场空间电荷区PN多子空穴多子电子第14页，共132页，2023年，2月20日，星期三15电子和空穴复合，所释放的能量Eg等于PN结的禁带宽度（即能量间隙）。所放出的光子能量用hν表示，h为普朗克常数，ν为光的频率。则普朗克常数h=6.6╳10-34J.s；光速c=3╳108m/s；Eg的单位为电子伏（eV），1eV=1.6╳10-19J。

hc=19.8×10-26m•W•s=12.4×10-7m•eV。可见光的波长λ近似地认为在7×10-7m以下，所以制作发光二极管的材料，其禁带宽度至少应大于hc/λ=1.8eV

普通二极管是用锗或硅制造的，这两种材料的禁带宽度Eg分别为0.67eV和1.12eV，显然不能使用。第15页，共132页，2023年，2月20日，星期三16

电子和空穴复合时放出能量的大小，即光子的能量，取决于半导体材料的禁带宽度Eg(Eg=E1-E0)，放出的能量越大，发出的光辐射波长就越短，即例如：GaAs材料的禁带宽度Eg=1.43eV,则光辐射波长为：第16页，共132页，2023年，2月20日，星期三17

半导体内还因为存在微量杂质而发生导带杂质能级、杂质能级与价带，以及杂质能级之间的跃迁，这些跃迁的距离小于导带到价带的禁带宽度，并在禁带宽度附近的能级区域。这样造成了发光二极管发射出来的谱线具有一定的宽度。由此可见，发光二极管发出的波长和谱带宽度主要取决于发光二极管的半导体材料及其掺杂材料。在LED中，向各个方向发出的光是自发发射的。第17页，共132页，2023年，2月20日，星期三18光输出P-AIxGa1-xAsN-AIyGa1-yAsP-GaAs反型异质结同型异质结

图中P-GaAs（砷化镓）是复合区（有源区），它和相邻的P-AlxGa1-xAs（砷化镓掺铝）层构成同型异质结，而和N-AlyGa1-yAs构成反型异质结。这两个异质结起限制载流子（电子和空穴）作用，是载流子有效的集中在P-GaAs区内复合发光，故其内部量子效率非常高，这是半导体发光二极管所要求的。同时，将复合区夹在低折射率的两种半导体材料之间，起到限制光子的作用。(2)双异质结注入发光

第18页，共132页，2023年，2月20日，星期三19

按光输出的位置不同，发光二极管可分为面发射型和边发射型2.基本结构(1)面发光二极管

有源区圆形金属触点SiO2绝缘层SiO2绝缘层金属化层热沉双异质结层衬底限制层接合材料金属化层光纤圆形蚀刻孔

图所示为波长0.8～0.9μm的双异质结面发光型LED的结构。有源发光区是圆形平面，直径约为50μm。厚度小于2.5μm。

一段光纤(尾纤)穿过衬底上的小圆孔与有源发光区平面正垂直接入，用以接收有源发光区平面射出的光，光从尾纤输出。有源发光区光束的水平、垂直发散角均为120°。第19页，共132页，2023年，2月20日，星期三20(2)边发光二极管

图6-4所示为波长1.3μm的双异质结边发光型LED的结构。它的核心部分是一个N型AIGaAs有源层，及其两边的P型AIGaAs和N型AIGaAs导光层(限制层)。导光层的折射率比有源层低，比周围其他材料的折射率高，从而构成以有源层为芯层的光波导，有源层产生的光辐射从其端面射出。

为了和光纤的纤芯尺寸相配合，有源层射出光的端面宽度通常为50～70μm，长度为100～150μm。边发光LED的方向性比面发光器件要好，其发散角水平方向为25°～35°，垂直方向为120°。

第20页，共132页，2023年，2月20日，星期三213.LED的特性参数

(1)发光光谱和发光效率

LED的发光光谱：指LED发出光的相对强度(或能量)随波长(或频率)变化的分布曲线。它直接决定着发光二极管的发光颜色，并影响它的发光效率。发射光谱由材料的种类、性质以及发光中心的结构决定的，而与器件的几何形状和封装方式无关。描述光谱分布的两个主要参量是它的峰值波长λm和发光强度的半宽度Δλ。峰值波长由材料的禁带宽度决定：λm＝hc/Eg

对大多数半导体材料由于折射率大，在发射光逸出半导体之前，在样品内已经经过了多次反射，因为短波长比长波长更容易被吸收，所以峰值波长对应的光子能量比禁带宽度对应的光子能量小些第21页，共132页，2023年，2月20日，星期三22图6-5给出了GaAs0.6Po.4

和GaP的发射光谱。当GaAs1—xPx中的x值不同时，峰值波长在620～680nm之间变化，谱线半宽度大致为20～30nm。GaP发红光的峰值波长在700nm附近，半宽度大约为100nm。

峰值光子的能量还与温度有关，它随温度的增加而减少。在结温上升时，谱带波长以0.2~0.3nm/℃的比例向长波方向移动。第22页，共132页，2023年，2月20日，星期三23

LED的发光效率：发光二极管发射的光通量与输人电能之比表示发光效率，单位lm/W；也有把发光强度与注入电流之比称为发光效率，单位为cd／A（坎/安）。发光效率由内部量子效率与外部量子效率决定。内部量子效率:

式中，neo为每秒发射出的光子数,ni为每秒注入到器件的电子数,τr是辐射复合的载流子寿命,τrn是无辐射复合的载流子寿命。由式中可以看出，只有τrn＞＞τr，才能获得有效的光子发射。

第23页，共132页，2023年，2月20日，星期三24

光子通过半导体有一部分被吸收，有一部分到达界面后因高折射率（折射系统的折射系数约为3～4）产生全反射而返回晶体内部后被吸收，只有一部分发射出去。提高外部量子效率的措施：①用比空气折射率高的透明物质如环氧树脂（n2=1.55）涂敷在发光二极管上；②把晶体表面加工成半球形；③用禁带较宽的晶体作为衬底，以减少晶体对光吸收。

外部量子效率定义单位时间发射到外部的光子数单位时间内注入到器件的电子-空穴对数第24页，共132页，2023年，2月20日，星期三25

发光二极管的时间短于1μs，比人眼的时间响应要快得多，但用作光信号传递时，响应时间又显得太长。如图，通常发光二极管的外部发光效率均随温度上升而下降。(2)时间响应特性与温度特性第25页，共132页，2023年，2月20日，星期三26(3)发光亮度与电流的关系

发光二极管的发光亮度L是单位面积发光强度的量度。在辐射发光发生在P区的情况下，发光亮度L与电子扩散电流idn之间的关系为

(6-3)式中，τ是载流子辐射复合寿命τr和非辐射复合寿命τnr的函数

如图6-7所示为GaAsl-xPx、Gal-xAlxAs和GaP(绿色)发光二极管的发光亮度与电流密度的关系曲线。第26页，共132页，2023年，2月20日，星期三27(4)最大工作电流

若LED的最大功耗为Pmax，则其最大的电流为(6-4)式中，rd为LED的内阻；If、Uf均为它在较小电流时的电流和压降.

若工作电流较小，LED发光效率随电流的增加而明显增加，但电流增大到一定值时，发光效率不再增加；相反，发光效率随电流的增大而降低。图6-8所示为发红光的GaP发光二极管内量子效率ηin的相对值与电流密度J及温度T的关系。随着电流密度的增加，pn结温度升高,将导致热扩散，使发光效率降低。

第27页，共132页，2023年，2月20日，星期三28(5)伏安特性

LED的伏安特性如图6-9所示,它与普通二极管的伏安特性大致相同。电压小于开启点的电压值时无电流，电压一超过开启点就显示出欧姆导通特性。这时，正向电流与电压的关系为i＝ioexp(U/mkT)(6-5)

式中，m为复合因子。在较宽禁带的半导体中，当电流i<0.1mA时，通过结内深能级进行复合的空间复合电流起支配作用，这时m＝2。电流增大后，扩散电流占优势时，m＝1。因而实际测得的m值大小可以标志器件发光特性的好坏。第28页，共132页，2023年，2月20日，星期三29(6)寿命

LED的寿命定义为亮度降低到原有亮度一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很长，在电流密度小于lA/cm2时，一般可达106h，最长可达109h。随着工作时间加长，亮度下降的现象叫老化。老化的快慢与工作电流密度有关。随着电流密度的加大,老化变快，寿命变短.(7)响应时间

在快速显示时，标志器件对信息反应速度的物理量叫响应时间，即指器件启亮(上升)与熄灭(衰减)时间的延迟。实验证明，二极管的上升时间随电流的增加而近似呈指数衰减。它的响应时间一般是很短的。在用脉冲电流驱动二极管时，脉冲的间隔和占空比必须在器件响应时间许可的范围内。第29页，共132页，2023年，2月20日，星期三304.驱动电路LED工作需要施加正向偏置电压，以提供驱动电流。典型的驱动电路如图6-10所示，将LED接入到晶体三极管的集电极，通过调节三极管基极偏置电压，可获得需求的辐射光功率。在光通信中以LED为光源的场合，需要对LED进行调制，则调制信号通过电容耦合到基极，输出光功率则被电信号所调制。

第30页，共132页，2023年，2月20日，星期三311、

LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角较大。2、

LED的发光颜色丰富，通过选用不同的材料，可以实现各种发光颜色3、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即使在日光下，由LED发出的光也能视认。4、LED的单元体积小。再加上低电压、低电流驱动的特点，可作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的使用。5、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场地面的信号光源，是一个新的应用领域。

LED特点第31页，共132页，2023年，2月20日，星期三321、发光二极管的主要缺点是发光效率低，有效发光面很难做大。2、功率较小，只有微瓦级和毫瓦级：3、光色有限，较难获得短波发光（如紫外、蓝色），制成的短波发光二极管的价格昂贵，且发光效率低。应用：

二极管除用于数字、字符显示器件外，还被作为光源器件广泛用于光电检测技术领域中。缺点：第32页，共132页，2023年，2月20日，星期三331、指示灯

LED指示灯不断更新换代，其寿命在数十万小时以上，而且功耗小，发光响应速度快，亮度高，小型耐振动等特点，在各种应用中占有明显的优势。常见的应用：电话、音响制品、家电制品、各种计测仪表以及集中控制盘等指示灯6.2发光二极管的应用

第33页，共132页，2023年，2月20日，星期三34

1998年发白光的LED开发成功。高效节能超长寿命：以相同亮度比较，3W的LED节能灯333小时耗1度电，而普通60W白炽灯17小时耗1度电，普通5W节能灯200小时耗1度电。CREE公司实验室最高光效已达260lm/W，而市面上的单颗大功率LED也已经突破100lm/W。绿色环保：不含汞和氙等有害元素。2.照明第34页，共132页，2023年，2月20日，星期三35第35页，共132页，2023年，2月20日，星期三36第36页，共132页，2023年，2月20日，星期三37第37页，共132页，2023年，2月20日，星期三38七段式数码管文字显示器的内部接线14划字码管3、数字、文字以及图像显示第38页，共132页，2023年，2月20日，星期三394、显示器

通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。第39页，共132页，2023年，2月20日，星期三406.1为什么说发光二极管的发光区在PN结的P区？这与电子、空穴的迁移率有关吗？答：这是因为发光二极管在正向电压的作用下，电子由N区向P区运动，而空穴向N区运动。但由于电子的迁移率μN

比空穴的迁移率μp高20倍左右，电子很快从N区迁移到P区，因而复合发光主要发生在P区。习题第40页，共132页，2023年，2月20日，星期三416.2为什么发光二极管必须在正向电压下才能发光？反向偏置的发光二极管能发光吗？答：由于LED的发光机理是非平衡载流子即电子与空穴的扩散运动导致复合发光，因此要求扩散运动占优势，所以必须加正向电压。在不加偏加或加反向偏压的情况下，PN结内部的漂移运动占主要优势，而这种少子运动复合几率小，不足以使LED发光。第41页，共132页，2023年，2月20日，星期三426.3发光二极管的发光光谱由哪些因素决定？光谱的半宽度有何意义？答：发光二极管的发光光谱由材料的种类、性质及发光中心的结构决定，而与器件的几何形状和封装方式无关。谱线半宽度（半功率宽度2Δλ）——在LED谱线的峰值λP两侧±Δλ处，存在两个光强等于峰值一半的点，它们之间的宽度。意义：它是一个反映LED单色性的参数。半宽度越小，则发光光谱单色性越好，发光功率集中于半谱线宽度内。第42页，共132页，2023年，2月20日，星期三43一、背景介绍

1916年，爱因斯坦提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。

1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。激光（LASER)第43页，共132页，2023年，2月20日，星期三44

1960年，美国人梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。

Maiman第44页，共132页，2023年，2月20日，星期三45

这两次发明开创了传统的固体激器和气体激光器的时代，自此，激光走上了高速发展的道路。此后，半导体激光器、染料激光器、自由电子激光器都在相应学科的支持下出现。特别是八十年代，随着光电子学和半导体技术的发展，光纤激光器和孤子激光器相继出现，将激光引入以光电子和微电子为主的信息时代。

1962年，He－Ne气体激光器在美国贝尔实验室研制成功。第45页，共132页，2023年，2月20日，星期三46二.激光的特点

1.定向发光

普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。第46页，共132页，2023年，2月20日，星期三472.亮度极高

在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。

激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。第47页，共132页，2023年，2月20日，星期三483.单色性好

激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10-9米，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。

此外，激光还有其它特点：相干性好。激光的频率、振动方向、相位高度一致，使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，称为非相干光。第48页，共132页，2023年，2月20日，星期三494．激光的相干性

普通光源所发出光子彼此是独立的，很难有稳定的位相差，因而难以获得好的相干光。激光发出的光子是相关的，可以在较长时间内具有恒定的位相差，因而具有很好的相干性。第49页，共132页，2023年，2月20日，星期三50三.激光的发光原理

激光(Laser)，它的全名是“辐射的受激发射光放大”。(Light

AmplificationbyStimulated

Emissionof

Radiation)

在物质的原子中，存在许多能级，最低能级E1称为基态，能量比基态大的能级Ei(i=2,3,4…)

称为激发态。

(热力学平衡状态下，在较低能级上比较高能级上存在较多的电子)

电子在低能级与高能级之间可以有3种跃迁，下面以E1与E2能级为例进行介绍。第50页，共132页，2023年，2月20日，星期三51E2E1hv

有一个原子开始时处于基态E1，若不存在任何外来影响，它将保持状态不变。如果有一个外来光子，能量为hv，与该原子发生相互作用。且hv=E2-E1。则电子会吸收光子，有E1能级跃迁到E2能级。（1）受激吸收第51页，共132页，2023年，2月20日，星期三52（2）自发辐射E2E1hv

与经典力学中的观点类似，处于高能态的原子是不稳定的。它们在激发态停留的时间非常短（数量级约为10-8s），之后，会自发地返回基态去，同时放出一个能量为hv=E2-E1光子。这种自发地从激发态跃迁至较低的能态而放出光子的过程，叫做自发辐射。第52页，共132页，2023年，2月20日，星期三53自发辐射的特点是：

这种过程与外界作用无关。各原子的辐射都是独立地进行。因而所发光子的频率、初相、偏振态、传播方向等都不同。不同光波列是不相干的。 例如霓虹灯管内充有低压惰性气体，在管两端加上高电压来激发气体原子，当它们从激发态跃迁返回基态时，便放出五颜六色的光彩。其频率成分极为复杂，发光方向各向都有，初位相也各不相同。这正是普通光源的自发辐射。第53页，共132页，2023年，2月20日，星期三54（3）受激辐射E2E1hvhvhv

处于激发态的原子，在其发生自发辐射前，若受到某一外来光子的作用，而且外来光子的能量hv恰好满足hv=E2-E1原子就有可能从激发态E2跃迁至低能态E1，同时放出一个与外来光子具有完全相同状态的光子。它们的频率、相位、偏振方向、传播方向皆相同，所以是相干的。这一过程被称为受激辐射。

第54页，共132页，2023年，2月20日，星期三55四.激光的形成方法

1.受激辐射占主导地位

这种过程是在外界光子的刺激作用下发生的，而且受激辐射出的光子，与入射光子具有相同的频率，相同的初相，相同的传播方向，相同的偏振态等。即与外来光子具有完全相同的状态。在受激辐射过程中，输入一个光子，可以得到两个状态完全相同光子的输出。并且这两个光子可再作用于其他原子上，产生受激辐射，而获得大量特征完全相同的光子。这便是受激辐射的光放大。E2E1hvhvhvE2E1hvhvhvhvhvhv……

产生激光的必要条件一：受激辐射占主导地位第55页，共132页，2023年，2月20日，星期三562.粒子数的反转与放大

产生受激辐射和产生受激吸收的物质是不同的。设在单位物质中，处于低能级E1和处于高能级E2(E2>E1)的原子数分别为N1和N2。当系统处于热平衡状态时，存在下面的分布式中，k=1.381×10-23J/K，为波尔兹曼常数，T为热力学温度。由于(E2-E1)>0，T>0，所以在这种状态下，总是N1>N2。这是因为电子总是首先占据低能量的轨道。第56页，共132页，2023年，2月20日，星期三57

受激吸收和受激辐射的速率分别比例于N1和N2，且比例系数(吸收和辐射的概率)相等。

如果N1>N2，即受激吸收大于受激辐射。当光通过这种物质时，光强按指数衰减，这种物质称为吸收物质。如果N2>N1，即受激辐射大于受激吸收，当光通过这种物质时，会产生放大作用，这种物质称为激活物质。N2>N1的分布，和正常状态(N1>N2)的分布相反，所以称为粒子(电子)数反转分布。

导带

价带

导带

价带正常分布反转分布第57页，共132页，2023年，2月20日，星期三58问题:怎样实现粒子数反转？用外界作去激发处在低能级的原子，使原子处在高能级上，实现粒子数反转分布。这种用来激发低能级原子向高能级跃迁的作用称泵浦。泵浦方法：固体激光器：光谱适当地强光灯；气体激光器：气体电离；半导体激光器：注入载流子。第58页，共132页，2023年，2月20日，星期三593.谐振腔激励能源全反射镜部分反射镜激光光学谐振腔的作用：1.使激光具有极好的方向性（沿轴线）；2.增强光放大作用（延长了工作物质）；3.使激光具有极好的单色性（选频）。第59页，共132页，2023年，2月20日，星期三606.3半导体激光器6.3.1半导体激光器（LaserDiode）的发光原理半导体激光器也称为激光二极管(LD)，是一种光学振荡器。谐振腔：半导体介质的自然解理面构成平行平面腔

泵浦源：通常采用电压很低的直流电源激光工作物质：直接带隙半导体材料------砷化稼(GaAs)、砷化铟(InAs)、铝稼砷(A1xGaAs)、铟磷砷

(InPxAs)等等

第60页，共132页，2023年，2月20日，星期三61光增益ECEV1.半导体激光器发光机理（1）激光介质的增益系数g第61页，共132页，2023年，2月20日，星期三62

若入射光强为I0，在激光介质内传播至z处的光强为I，传播至z+dz处的光强为I+dI，则我们定义激光介质的增益系数g为：g=dI/(IdZ)

光穿过厚度为dz介质的情况因此激光介质的增益系数g就是光通过单位长度激光介质后光强的相对增长率。第62页，共132页，2023年，2月20日，星期三63（2）激光介质的损耗

实际上，介质的光损耗就是对光的负增益。因此激光介质的损耗系数:就是光通过单位长度激光介质后光强相对衰减率。只有当增益大于或者等于损耗时，才能建立起稳定的振荡，这一增益称为阈值增益。为达到阈值增益所要求的注入电流称为阈值电流。a.介质的不均匀性造成光线的折射或散射，使得光线偏离轴线方向飞出腔外。气体激光器中这类损耗较小，固体激光器中这类损耗较大。b.介质中存在某些能级差正好与激光频率对应，引起光子吸收。在光增益的同时，激光介质也有一定的光损耗。第63页，共132页，2023年，2月20日，星期三64（3）如果粒子数不随传播距离z而变化，则增益系数g是一个常数，并称为小信号增益系数。则

I=I0egz可见激光介质中的光强是随传播距离按指数规律增长问题：光在介质中的放大一直持续下去？不会。因为每经过一次受激跃迁，粒子数反转程度都要降低，当增益不再超过损耗时，放大就停止。第64页，共132页，2023年，2月20日，星期三65

通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜(解理面）按特定的方式组合而成。作用：①提供正反馈和增益,维持受激辐射的持续振荡。②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。谐振腔——在激光物质的两测放置相互平行的反射面。作用是让所选光能在其内反复振荡而加强。光在共振腔内获得增益，当腔内增益大于损耗，产生激光振荡。第65页，共132页，2023年，2月20日，星期三66增益>损耗增益<损耗增益=损耗增益和损耗第66页，共132页，2023年，2月20日，星期三67LD的发光过程注入电流，即注入载流子；在有源区形成粒子数反转，导带电子不稳定，少数电子自发跃迁到价带，产生光子；1个光子被导带中电子吸收跃迁到价带，同时释放出2个相干光子，持续这个过程，直到释放出多个相干光子，即在合适的腔内振荡放大；光子稳定振荡，光能量大于总损耗时，LD开始工作。第67页，共132页，2023年，2月20日，星期三682.激光器工作模式

在稳定工作时，平面波在腔内往返一次应保持不变以平面平行腔为例:设M1点处光电场为：在长度为L，功率增益系数为g,光腔往返一次后，为：由介质增益导致振幅变化为：考虑激光器内介质吸收和散射损耗：R1和R2为端面反射率，αint为腔内总损耗率，为平面波的波数第68页，共132页，2023年，2月20日，星期三69在稳定工作时，平面波在腔内往返一次应保持不变有:令两边振幅和相位分别相等，则：振幅条件：（m为整数）相位条件：第69页，共132页，2023年，2月20日，星期三70激光器稳定工作的相位条件：m为整数2kL=2mπ

波数k=2πnv/cL为光腔长度n为增益介质折射率激光器振荡频率vm=mc/2nLc/(2nL)满足相位条件的纵模分布这些频率对应于激光器的纵向模式，和光腔长度有关第70页，共132页，2023年，2月20日，星期三71

显然产生激光要满足阈值条件和相位条件。激光器稳定工作的振幅条件：

只有当增益等于或大于总损耗时，才能建立起稳定的振荡，这一增益称为阈值增益，理论推出在谐振腔内开始建立稳定的激光振荡的阈值条件为。

式中，g为阈值增益系数，αint为谐振腔内激活物质的损耗系数，L为谐振腔的长度，R1，R2<1为两个反射镜的反射率.第71页，共132页，2023年，2月20日，星期三72·一个纵模只有在其增益大于或等于损耗时，才能成为工作模式，即在该频率上形成激光输出。I工作模式增益曲线损耗图中5个纵模可以成为工作模式

有2个以上纵模激振的激光器，称为多纵模激光器。通过在光腔中加入色散元件或采用外腔反馈等方法，可以使激光器只有一个模式激振，这样的激光器称为单纵模激光器。第72页，共132页，2023年，2月20日，星期三73综上所述，要得到激光必须满足三个基本要求

1、需要泵浦源

2、大量的粒子数反转

3、要有一个谐振腔提供正反馈以及增益总结激光产生的全过程：第73页，共132页，2023年，2月20日，星期三74

6.3.2半导体激光器的结构1.PN结型二极管注入式激光器（同质结结构）最简单的半导体激光器由一个薄有源层（厚度约0.1μm）、P型和N型限制层构成。由此产生的PN结外接正向偏置解理面金属接触电流有源层P型N型300μm100μm200μm

大面积半导体激光器第74页，共132页，2023年，2月20日，星期三75

这样的激光器面积大，称为大面积激光器。由于在平行于结平面的侧向无光限制结构，沿激光器的整个宽度上都存在光辐射，损耗太大，阈值电流较高，这是大面积激光器的主要缺点。解理面金属接触电流有源层P型N型300μm100μm200μm

大面积半导体激光器第75页，共132页，2023年，2月20日，星期三762.异质结激光器

同质结激光器在室温下的阈值电流很高，不能实现室温下的连续振荡，因此实际的激光器采用了双异质结结构，以限制光波和载流子注入到有源层的电子和空穴被限制在厚0.1-0.3μm的有源层内形成粒子数反转分布，这时只要很小的外加电流，就可以使电子和空穴浓度增大而提高效益。另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限制在有源区内，因而电/光转换效率很高，输出激光的阈值电流很低，很小的散热体就可以在室温连续工作。第76页，共132页，2023年，2月20日，星期三77双异质结激光器工作原理(a)双异质结构；(b)能带；(c)折射率分布；(d)光功率分布第77页，共132页，2023年，2月20日，星期三78半导体激光器的特性1、光谱特性

在直流驱动下，发射光具有一定的波长，谱线具有一定的模式结构，这是由于导带与价带都是由许多连续能级组成的有一定宽度的能带，两个能带中不同的能级之间电子的跃迁会产生连续波长的辐射光。其中只有符合谐振腔谐振频率的波长才能产生稳定的激光光场。vm=mc/2nLm为整数n为增益介质折射率L为光腔长度导带价带导带价带Eg第78页，共132页，2023年，2月20日，星期三79

GaAIAs双异质结激光器的光谱特性示意图驱动电流增大832830828826824832830828826824832830828826824

图中可见，随着驱动电流增加，纵模数逐渐减少，谱线宽度变窄，这种变化时由于谐振腔对光波频率和方向的选择，使边模消失，主模增益增加产生的。当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，称为静态单纵模激光器。第79页，共132页，2023年，2月20日，星期三802.激光束的空间分布

近场分布是指激光器反射面上的光强分布，远场分布是指离反射镜面一定距离处的光强分布。1.00.80.60.40.20

804004080

辐射角θ(度)相对光强

图示为典型LD的远场辐射特性，图中与分别为平行于结平面和垂直于结平面方向的辐射角，整个光束的横截面呈椭圆形。第80页，共132页，2023年，2月20日，星期三81·式中，P和I分别为激光器的输出光功率与驱动电流，Pth和Ith分别为对应的阈值，hf与e分别为光子能量与电子电荷。由此得到

激光器的电—光转换效率用外微分量子效率表示，其定义为在阈值电流以上，每对复合载流子产生的光子数3.转换效率与输出光功率特性

第81页，共132页，2023年，2月20日，星期三82

激光器的输出光功率通常用P-I曲线表示，图示为典型LD的光功率特性曲线。当时，激光器发出的是自发辐射光，当时，发出的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。典型LD的光功率特性曲线543210050100I/mA发射光功率P/mWLD的驱动电路和LED相似，但LD是阈值器件，只有当注入电流大于阈值电流时，才能得到激光输出。第82页，共132页，2023年，2月20日，星期三834.温度特性

温度变化将改变激光器的输出光功率，有两个原因：一是激光器的阈值电流随温度升高而增大，二是外微分量子效率随温度升高而减小。图中给出了LD的P-I曲线随温度变化的实例。

LD的P-I曲线随温度的变化543210

050100I/mA

发射光功率

22℃

50℃

70℃

P/mW

第83页，共132页，2023年，2月20日，星期三84

分布反馈(DFB)激光器用靠近有源层沿长度方向制作的周期性结构(波纹状)衍射光栅实现光反馈。这种衍射光栅的折射率周期性变化，使光沿有源层分布式反馈。

3.分布反馈半导体激光器分布反馈激光器特点：（1）谱线宽度更窄（2）高速率脉冲调制下保持动态单纵模特性（3）发射光波长更加稳定，并能实现调谐（4）阈值电流更低（5）输出光功率更大第84页，共132页，2023年，2月20日，星期三85结构光反馈有源层发射的光，一部分在光栅波纹峰反射(如光线a)，另一部分继续向前传播，在邻近的光栅波纹峰反射(如光线b)。在普通光栅的DFB激光器中，发生激光振荡的有两个阈值最低、增益相同的纵模，其波长为光栅周期Λ=mλB/2nene为材料有效折射率，λB为布喇格波长，m为衍射级数。第85页，共132页，2023年，2月20日，星期三86LD和LED的主要区别：

LD发射的是受激辐射光

LED发射的是自发辐射光

LED的结构和LD相似，大多是采用双异质结(DH)芯片，把有源层夹在P型和N型限制层中间，不同的是LED不需要光学谐振腔，没有阈值。

LD特点：效率高、体积小、重量轻、结构简单，适宜在飞机、军舰、坦克上应用以及步兵随身携带，如在飞机上作测距仪来瞄准敌机。其缺点是输出功率较小。目前半导体激光器可选择的波长主要局限在红光和红外区域。

第86页，共132页，2023年，2月20日，星期三876.8产生激光的三个必要条件是什么？答：（1）泵浦源，将处于低能态的电子激发到较高能态上去；（2）粒子数反转，使受激辐射足以克服损耗；（3）谐振腔，选模为并出射光子提供正反馈，维持受激辐射的持续振荡。习题第87页，共132页，2023年，2月20日，星期三886.9半导体激光器有什么特点？LD与LED发光机理的根本区别是什么？为什么LD光的相干性要好于LED光？答：半导体激光器体积小，重量轻，效率高，寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦。与集成电路兼容，并且可用高达GHz的频率直接进行电流调制。LD的发光机理是激光工作物质的受激辐射，而LED发光的机理是非平衡载流子的复合发光。由于LD的发光过程是受激辐射，单色性好，发射角小，因此它比LED时间和空间相干性好。第88页，共132页，2023年，2月20日，星期三896.4光电耦合器件

光电耦合器：将发光器件与光电接收器件组合成一体，制成具有信号传输功能的器件称为光电耦合器件。发光器件：常用LED、LD和微形钨丝灯等。接收器件：常用光电二极管、光电三极管、光电池及光敏电阻等。光电耦合器件发送端与接收端是电、磁绝缘的，只有光信息相连。

第89页，共132页，2023年，2月20日，星期三90

这种器件在信息的传输过程中是用光作为媒介把输入边电信号和输出边的电信号耦合在一起的。

光电耦合器是将发光器件和光电接受器件器件紧密组装在一起，密封在一个对外隔光的封装之内形成的一个电-光-电器件。1.光电耦合器结构电路符号图中的发光二极管泛指一切发光器件，图中的光电二极管也泛指一切光电接收器件。

6.4.1光电耦合器结构与类型第90页，共132页，2023年，2月20日，星期三91两种封装形式：发光器件与光电接收器件靠得很近，但不接触。

（a）发光器件与光电接收器件被封装在黑色树脂外壳内（b）发光器件与光电器件封装在金属管壳内。第91页，共132页，2023年，2月20日，星期三922.光电耦合器特点⑴具有电隔离的功能它的输入、输出信号间完全没有电路的联系。绝缘电阻高达1010~l012Ω，击穿电压高达100~25kV，耦合电容小于1PF。

⑵信号传输方式是单向性的：IF控制Ic⑶具有抗干扰和噪声的能力⑷响应速度快：一般可达微秒级，甚至纳秒级。信号频率在直流至10MHz之间。⑸实用性强：体积小(一般φ6×6mm)，重量轻，抗震，密封防水，性能稳定，耗电省，成本低，工作温度范围在－55~+l00℃之间。⑹即具有耦合特性又具有隔离特性第92页，共132页，2023年，2月20日，星期三933．光电耦合器的类型根据结构和用途，可将光电耦合器件分为两类：（1）光电隔离器，它的功能是在电路之间传送信息以便实现电路间的电气隔离和消除噪声影响；（2）光电传感器，是一种固体传感器，主要用以检测物体的位置或检测物体有无的状态。（1）光电隔离器光电隔离器是把输入端的发光器件和输出端的光电接收器件组装在同一管壳中，且两者的管芯相对配置、互相靠近，除光路部分外，其他部分完全遮光。第93页，共132页，2023年，2月20日，星期三94其类型主要有：普通光电耦合器；达林顿光电耦合器；双光电耦合器；四光电耦合器；（此四种统称为隔离光电耦合器）使用单只光敏三极管作输出级的普通光电耦合器(图a)，通常是密封在一个六引脚的封装之内，而光敏三极管的基极被引到封装的外面以备使用。在平常的使用中，基极是开路不用的，在此情况下，光电耦合器具有300kHz的有效带宽。(a)普通隔离光电耦合器(a)图中，光敏三极管能够转换为光敏二极管，这只要将基极(引脚6)和发射极(引脚4)的引出端短接在一起即可，在这种情况下，带宽却上升到约30MHz。第94页，共132页，2023年，2月20日，星期三95

(b)达林顿隔离光电耦合器达林顿光电耦合器(图b)也是密封在一个六引脚的封装当中，而且其光敏三极管的基极亦引到封装之外以供使用。由于达林顿管的高电流增益，因此其有效带宽仅为30kHz。第95页，共132页，2023年，2月20日，星期三96

图c和图d所示的双和四光电耦合器都是利用单只光敏三极管作为输出级的，而这些光敏三极管的基极却不能外部引用。

(c,d)隔离双光电和四光电耦合器第96页，共132页，2023年，2月20日，星期三971.以上四种器件里，输入引脚都是在封装的某一边上而输出引脚则是在封装的另一边上。这种结构有利于增加隔离电压的最大可能值。前后级间电阻可达到109～13欧姆。因此又统称为隔离光电耦合器

2.双光和四光电耦合器件中，尽管它们具有1.5KV的隔离电压值，但是在相邻通道之间所出现的电位差却绝对不允许超过500V。注意：第97页，共132页，2023年，2月20日，星期三98(2)光电传感器（光电开关）

按结构的不同光传感器又可分为透射型（又称为光断续器）和反射型两种(e)开槽型光电耦合器件透射型传感器是将相互之间保持一定距离的发光器件和光接收器件相对组装而成，如图，它可以通过两器件之间时引起的透射光量的变化来检测物体第98页，共132页，2023年，2月20日，星期三99反射型光传感器则是把发光器件和光接收器件相互间以某一交叉角度安放在同一方向，如图，它可以检测物体经过时反射光量的变化，通过这些光量变化可自动检测物体的数目、长度。

(f)反射型光电耦合器件第99页，共132页，2023年，2月20日，星期三100光电耦合器件的主要特性为隔离特性与传输特性。6.4.2光电耦合器件的特性参数1.传输特性——输入与输出间的特性（1）电流传输比β

在直流工作状态下，光电耦合器件的集电极电流Ic与发光二极管的注入电流IF之比定义为光电耦合器件的电流传输比，用β表示：第100页，共132页，2023年，2月20日，星期三101如图6-31所示为光电耦合器件的输出特性曲线，在其中部取一工作点Q，它所对应的发光电流为

IFQ，对应的集电极电流为ICQ。该点的电流传输比为(6-17)在传送小信号时，用微小变量定义交流电流传输比(6-18)第101页，共132页，2023年，2月20日，星期三102在IF较小时，耦合器件的光电接收器件处于截止区，因此β值较小；当IF变大后，光电接收器件处于线性工作状态，β值将随IF增加。IF再增大，β反而会变小，因为发光二极管发出的光不总与电流成正比。第102页，共132页，2023年，2月20日，星期三103图6-33是β随环境温度的变化曲线第103页，共132页，2023年，2月20日，星期三104(2)输入与输出间的寄生电容CFC

这是输入与输出端之间的寄生电容。当CFC变大时，会使光电耦合器件的工作频率下降，也能使其共模抑制比CMRR下降，故后面的系统噪音容易反馈到前面系统中。对于一般的光电耦合器件，其CFC为几个pF，在高频电路中就要予以重视。(3)最高工作频率fm（传输交流信号时，衡量频率特性）

频率特性分别取决于发光器件与光电接收器件的频率特性，由发光二极管与光电二极管组成的光电耦合器件的频率响应最高，最高工作频率fm接近于10MHz，其他组合的频率响应相应降低。第104页，共132页，2023年，2月20日，星期三105由图可见，最高工作频率fm与负载电阻值RL有关。减小负载电阻会使光电耦合器件的最高工作频率fm增高。第105页，共132页，2023年，2月20日，星期三106（4）脉冲上升时间tr和下降时间tf

（传输脉冲信号时，衡量频率特性）如图可见，脉冲上升时间tr和下降时间tf

也与负载电阻的阻值有关，减小负载电阻可以使光电耦合器件获得更好的时间响应特性。第106页，共132页，2023年，2月20日，星期三107

光电耦合器隔离特性另一种描述方式是绝缘电阻。光电耦合器的隔离电阻一般在109~1013Ω之间。它与耐压密切相关，它与β的关系和耐压与β的关系一样。2.隔离特性

光电耦合器的输入(发光器件)与输出(光电接收器件)的隔离特性可用它们之间的隔离电压BVCFO来描素.一般低压使用时隔离特性都能满足要求，在高压使用时,隔离电压成为重要的参数。已经可以制造出用于高压隔离应用的耐压高达几千伏或上万伏的光电耦合器件。

(1)输入与输出间隔离电压BVCFO(2)输入与输出间的绝缘电阻RFC第107页，共132页，2023年，2月20日，星期三1083.光电耦合器件的抗干扰特性①光电耦合器件的输入阻抗很低，一般为10Ω~1kΩ；而干扰源的内阻很大，为103~106Ω。按分压比计算，能够馈送到光电耦合器件输入端的干扰噪声变得很小。②由于干扰噪声源的内阻很大，干扰电压供出的能量却很小，只能形成很弱的电流。而发光二极管只有在通过一定的电流时才能发光。因此，被它抑制掉。③光电耦合器件的输入、输出是用光耦合的，且被密封在管壳内，不会受到外界光的干扰。

④光电耦合器件的输入、输出间寄生电容很小(为0.5~

2pF)，绝缘电阻大(为1011~1013Ω)，因而输出系统的各种干扰噪音很难通过光电耦合器件反馈到输入系统。

(1)光电耦合器件抗干扰能力强的原因第108页，共132页，2023年，2月20日，星期三109(2)光电耦合器件抑制干扰噪声电平的估算

在向光电耦合器输送信息的同时，不可避免地进入干扰信号。这些干扰信号由系统自身产生的干扰、电源脉动干扰、外界电火花干扰以及继电器释放所产生的反电势的泄放干扰等。干扰信号包含各种白噪声和各种频率的尖脉冲，且以继电器等电磁电器开关干扰最为严重。这些干扰信号的波形如图6-37(a)所示。

在实际应用中，继电器的工作电压一般在30V以下，继电器开关引起的干扰脉冲不可能高于250V，因此，用光电耦合器件完全可以抑制。即光电耦合器件可以抑制所有干扰源的干扰信号。第109页，共132页，2023年，2月20日，星期三1106.5光电耦合器件的应用1.用于电平转换

工业控制系统所用集成电路的电源电压和信号脉冲的幅度常不尽相同，如TTL的电源为5V，HTL为12V，PMOS为－22V，CMOS则为5~20V。如果在系统中必须采用二种集成电路芯片，就必需对电平进行转换，以便逻辑控制的实现。

图6-39所示为利用光电耦合器件实现PMOS电路的电平与TTL电路电平的转换电路。输入是－20伏到0伏的脉冲，输出是0伏到5伏的脉冲，输入输出电路完全是隔离的。

第110页，共132页，2023年，2月20日，星期三1112.用于逻辑门电路

图a为两个光电耦合器组成的与门电路，如果在输入端A和B同时输入高电平“1”，则两个发光二极管GY1和GY2都发光，

两个光敏三极管GG1，和GG2都导通，在输出端C就呈现高电平“1”。在输入端A或B中只要有一个为低电平“0”，则其中有一个光敏三极管不导通，输出端C就为“0”，故为与门电路。

(1)与门电路第111页，共132页，2023年，2月20日，星期三112

图b为与非门电路，它的原理与图(a)相似，但输出端不同，图(b)从集电极输出，当两个输入端A和B都为高电平‘1”时，输出为低电平“0”，故为与非门电路。(2)与非门电路第112页，共132页，2023年，2月20日，星期三113

图c为或门电路，它从发射极输出，输入端A或B中有一个或两个为高电平“1”，则有一个或两个光敏三极管被照亮而导通，输出为高电平“1”，故为或门电路。(3)或门电路第113页，共132页，2023年，2月20日，星期三114

图d的原理与图(c)相似，但从集电极输出,输入端A或B中有一个或两个为高电平“1”，输出就为低电平“0”，故为或非门电路。(4)或非门电路第114页，共132页，2023年，2月20日，星期三115

如图,其中B为禁止信号输入门，当B门有正脉冲信号输入时，晶体管BG处于截止状态，此时无论A门有无输入，输出端均无输出，即输出为低电平；只有当禁止解除，即B为低电平的时候，输出端上才能得到与A门信号相对应的输出信号。(5)禁止门电路Uo=Ui1•Ui2GD2EBGGD1BAUi1Ui2第115页，共132页，2023年，2月20日，星期三1163.隔离方面的应用

有时为隔离干扰，或者为使高压电路与低压信号分开，可采用光电耦合器。

在电子计算机与外围设备相连的情况下，会出现感应噪声、接地回路噪声等问题。为了使输入、输出设备及长线传输设备等外围设备的各种干扰不窜入计算机，以便提高计算机工作的可靠性，亦采用光电耦合器把计算机与外围设备隔离开来。第116页，共132页，2023年，2月20日，星期三1175.光电可控硅在控制电路中的应用补充可控硅知识1.可控硅（晶闸管）

晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。第117页，共132页，2023年，2月20日，星期三118(1)基本结构

晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其结构及符号如图。G控制门极K阴极阳极

AP1P2N1