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hv Eg
L
hc 1.24 Eg Eg
2) 杂质吸收- P 型/N 型半导体中的施主原子/受主原子吸收足够的光子能量跃入导带/价 带，产生电离，成为自由电子/空穴的过程称为杂质吸收。 由于 Eg>Δ ED 或Δ EA ，因此，杂质吸收的长波长总要长于本征吸收的长波 长。杂质吸收会改变半导体的导电特性，也会引起光电效应。
我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
问题六 常见器件名称英文缩写全称 PMT： Photo-multiple tube 光电倍增管 APD： Avalanche Photo Diode 雪崩光电二极管 PSD： Position Sensing Detector 光电位置敏感器件 CCD： Charge-coupled Device 电荷耦合元件 CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物(PMOS 管和 NMOS 管)共同构成的互补型 MOS 集成电路制造工艺 LED： Light-Emitting Diode 发光二极管 LASER： Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation 光受激发辐 射（激光）
我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
第一章 光电技术基础 问题一 光子与电子的区别与联系（见下图）
问题二 p = hν / c , E = hν 问题三 可见光 只有波长为 380nm - 780nm 的光才能引起人眼视觉感，故称之为可见光。 问题四 半导体对光的吸收 1 在紫外情况下很容易产生光电效应，而在红外时结果相反。 dΦ Φdx Φ Φ0ex 中 α 为吸收系数，x 为传播长度，光子的能量不够、吸收 2 2 4π 系数小， ，α 与 λ 成反比，α 对愈短波长的光吸收愈强，比如说：任何材料 c 在紫外波段吸收系数均很大， 材料强吸收； 光子在红外、 远红外很难被光电效应检测到， 一般在红外区域选用具有光热效应的探测器件，如光电偶进行探测。 3 半导体对光的吸收可以分为本征吸收、杂质吸收、晶格吸收等，只有本征吸收和杂 质吸收能够直接产生非平衡载流子， 引起光电效应。 其他吸收都不同程度地把辐射能转 换为热能，使器件温度升高，使热激发载流子运动的速度加快，而不会改变半导体的导 电特性。 1) 本征吸收--（见下图） 半导体价带电子吸收光子能量跃迁进入导带，产生电子-空穴对的现象称 为本征吸收。 只有波长短于入射辐射的才能使器件产生本征吸收，改变本征半导体的导 电特性。 半导体是本征体，本征半导体经 N/P 型掺杂后还能进行本征吸收。 真正的本征半导体是无掺杂的绝缘体，既可以发生本征吸收，也可以发生 杂质吸收。
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基于内光电效应的一种现象， 基于半导体对应的杂质吸收和本征吸收 非特定位置 光生载流子+自身载流子 多子参与，输出电流大 扩散时间为主，慢 基于 PN 结，耗散区产生 光生载流子 少子参与，输出电流小 （内建电场） 漂移时间为主， 快
6) 光电二极管与电子二极管的区别？ 光电二极管 流动 电子流向 流动少子，电流弱 加反向偏压， 增大内建电场 电子二极管 流动多子，电流强 加正向偏压，抵消内建电场
L
1.24 ED
L
1.24 EA
我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
问题五 光电效应—光电类探测基于光电效应 光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。 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。 而被光激发产生的电子逸出物质表面， 形成真空中的电子的 现象称为外光电效应。 1. 光电效应产生条件： hν ≥ Eg, ED, EA 2. 光电效应具体表现：光电导、光生伏特、丹培、光磁电、光子牵引效应（其中 光生伏特发生在本征半导体，光生载流子导电，少数载流子参与） 3. 本征光电导效应--在光的作用下由本征吸收引起的半导体电导率的变化现象。 1) 半导体材料的光电导灵敏度 在弱辐射作用下为与材料性质有关的常数，正比于 IΦ,与光电导材料 2 两电极间的长度 l 成反比； 在强辐射作用下不仅与材料的性质有关而且与入射辐射量有关,正比 3/2 于 IΦ1/2，与光电导材料两电极间的长度 l 成反比。 为什么将光敏电阻制造为蛇形/梳状？ 原因： 为了提高光敏电阻的光电导灵敏度 Sg ，要尽可能地缩短光敏电 阻两极间的距离 l。--设计光敏电阻的基本原则 可以增大受光面积，从而提高探测效率。
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我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
行，将空穴导向 P 区，电子导向 N 区； iii. 内建电场力 = 扩散力，二者达到动态平衡，中间区域形成少数 载流子移动的区域， 称为耗散区， 为光生载流子的捕捉和探测提 供场所。 3) 耗散区具备哪些特征（意义）？如何扩大？ i. 特征： 提供了一个空背景用于光生载流子的监测： 耗散区内自身载 流子很少，当光生载流子产生后，易于被捕获和识别； 光生载流子产生后， 在内建电场的作用下快速移动， 形成光 生电流，响应速度最快，为漂移时间，提高了灵敏度； 减少了扩散时间，提高结电电容。 ii. 扩大：耗散区越大越精密 加反向偏压； 产生雪崩效应； 硬件方面：加一层本征层，构成 PIN 型二极管。 （I 层没有 PN 结，本身不是光生伏特器件，但在光作用下可产 生本征吸收，产生光生载流子；同时自身载流子很少，符合耗 散区的要求。 ） 不能太厚，否则导电性不强； 但厚度增加，可以提高响应速度。 4) 为什么光生伏特效应发生在 PN 结中？ i. 背景纯净，可精确探测； ii. 与半导体技术结合在一起处理方便， 与电子技术结合好， 实现了 光电技术的最佳结合； iii. 耗散区有内建电场， 而其他位置载流子移动主要靠梯度扩散， 可 以在耗散区外加双倍电场， 使电子受强电场驱动， 提高响应速度， 符合信息处理的要求。 5) 光电导与光生伏特的异同点？ 光电导 相同点 发生位置 载流子种类 载流子电流 响应时间 光生伏特
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增大线宽，而不是长度
4. 光生伏特效应（重点） 1) 光生伏特效应是什么？ 基于半导体 PN 结基础上的一种将光 能转换成电能的效应。当入射辐射作 用在半导体 PN 结上产生本征吸收时， 价带中的光生空穴与导带中的光生电 子在 PN 结ห้องสมุดไป่ตู้建电场的作用下分开， 并分别向如图 1-11 所示的方向运动， 形成光生伏特电压或光生电流的现象。 2) PN 结形成过程中载流子的流动？ i. P 区空穴为多子，电子为少子，空穴浓度高，N 区相反，在浓度 梯度的牵引下，P 区空穴向 N 区移动，N 区电子向 P 区移动，扩 散过程中伴随着复合； ii. 形成内建电场，方向 N->P，内建电场阻碍扩散运动的进一步进