一、半導體光電器件

　　(一)半導體光電器件

　　半導體光電器件是指把光和電這兩種物理量聯(lián)系起來，使光和電互相轉(zhuǎn)化的新型半導體器件。即利用半導體的光電效應(或熱電效應)制成的器件。光電器件主要有，利用半導體光敏特性工作的光電導器件，利用半導體光伏打效應工作的光電池和半導體發(fā)光器件等。這一節(jié)中簡略地向大家介紹一下這些光電器件的工作原理。半導體光電器件如光導管、光電池、光電二極管、光電晶體管等;半導體熱電器件如熱敏電阻、溫差發(fā)電器和溫差電致冷器等。

　　(二)半導體光電器件有哪些

　　半導體發(fā)光器件是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的器件。它包括發(fā)光二極管、紅外光源、半導體發(fā)光數(shù)字管等。

　　1、發(fā)光二極管

　　發(fā)光二極管的管芯也是一個PN結，并具有單向?qū)щ娦?。PN結加上正向電壓時，電子由N區(qū)渡越(擴散)到空間電荷區(qū)與空穴復合而釋放出能量。這些能量大部分以發(fā)光的形式出現(xiàn)，因此，可以直接將電能轉(zhuǎn)換成光能。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色(波長)，困半導體材料及摻雜成分不同而不同。常用的有黃、綠、紅等顏色的發(fā)光二極管。

　　發(fā)光二極管工作電壓很低(1 5-3伏)，工作電流很小(10-30毫安)，耗電極省。可作燈光信號顯示、快速光源，也呆同時起整流和發(fā)光兩種作用。

　　2、發(fā)光數(shù)字管

　　把磷化鎵發(fā)光管或磷化鎵發(fā)光管的管芯制成條狀，用七條發(fā)光管組成七段式數(shù)字顯示管，可以顯示從0到9的十個數(shù)字。這種半導體數(shù)字顯示管的優(yōu)點是體積小、耗電省、壽命長、響應速度快。它可以作為各種小型計算器及數(shù)字顯示儀表的數(shù)字顯示用。

　　3、光電耦合器

　　把半導體發(fā)光器件和光敏器件組合封閉裝在一起，就組成了具有電---光---電轉(zhuǎn)換功能的光電耦合器。顯然，給耦合器輸入一個電信號，發(fā)光器件就發(fā)光，光被光接收器件接收后，又轉(zhuǎn)成換成電信號輸出。因為輸入主輸出之間用光進行耦合。所以輸出端對輸入端沒有反饋，具有優(yōu)良的隔離性能和抗干擾性能。光電耦合器又是光電開關，這種光電開關不存在繼電器中機械點易疲勞的問題，可靠性很高。

　　二、半導體應用領域

　　1、光伏應用

　　半導體材料光生伏特效應是太陽能電池運行的基本原理?，F(xiàn)階段半導體材料的光伏應用已經(jīng)成為一大熱門 ，是目前世界上增長最快、發(fā)展最好的清潔能源市場。

　　太陽能電池的主要制作材料是半導體材料，判斷太陽能電池的優(yōu)劣主要的標準是光電轉(zhuǎn)化率，光電轉(zhuǎn)化率越高 ，說明太陽能電池的工作效率越高。根據(jù)應用的半導體材料的不同 ，太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。

　　2、照明應用

　　LED是建立在半導體晶體管上的半導體發(fā)光二極管 ，采用LED技術半導體光源體積小，可以實現(xiàn)平面封裝，工作時發(fā)熱量低、節(jié)能高效，產(chǎn)品壽命長、反應速度快，而且綠色環(huán)保無污染，還能開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，一經(jīng)問世 ，就迅速普及，成為新一代的優(yōu)質(zhì)照明光源。

　　目前已經(jīng)廣泛的運用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個領域 ，都有應用。

　　3、大功率電源轉(zhuǎn)換

　　交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對于電器的使用十分重要 ，是對電器的必要保護。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強度高，禁帶寬度寬，熱導性高，因此SiC半導體器件十分適合應用在功率密度和開關頻率高的場合，電源裝換裝置就是其中之一。

　　碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探，發(fā)電裝置中國的逆變器，電氣混動汽車的能量轉(zhuǎn)化器，輕軌列車牽引動力轉(zhuǎn)換等領域。由于SiC本身的優(yōu)勢以及現(xiàn)階段行業(yè)對于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導體材料需要，SiC將會取代Si，成為應用最廣泛的半導體材料。