图解光电半导体制程概论.ppt

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1、图解半导体制程概论（4）2007年10年07日17:20:06作者：半导体技术第四章   光电半导体排版者：tianyu技术是成功的辅助爱心是成功的精魂2007年10月12日21:18光电半导体的体系我们将使用半导体，将电气信号变换为光信号或反过来将光信号变换为电气信号的器件叫做光电半导体。光电半导体有各种种类。按照功能、动作原理、结构、用途分类，主要的光电半导体可以分为以下几类。光电半导体的体系发光二极管（LED）的动作原理LED是放射光的二极管，流通电流的话，将发射可见光或红外线光。L：LingtE:EmittingD:Diode动作原理：LED是具有PN接合面的半导体。外加正向电压

2、的话，电子将从N型区域，空穴将从P型区域向PN接合部分移动后再结合，电子带来的能量就转换为光。也就是说，自由电子和空穴进入结合状态时所产生的能量变成光后放射出来。   光的颜色（光的波长）由半导体的种类和添加物决定，各种化合物半导体的用法如下。主要LED用半导体的种类发光二极管的结构发光二极管的动作原理可见光LED的种类和使用方法可见光LED属于诉诸于视觉的器件，因此针对颜色、形状、结构有各种种类★LED灯指用透明树脂等封住GaP及GaAsP、GaP∣As等构成的LED芯片器件。发光的部分主要呈圆屋顶形状，可以根据用途转变为三角形、四角形、凸形等。如果是高亮度LED的话，则可以获得

3、5cd（烛光）以上的光量。用途汽车用停止灯、铁路用信号机、道路信息板等★SMDLED灯的外观SMDLED是一种和一般的圆形LED灯相比，以小型薄型为特征的表面安装用器件。由于近年来电子设备小型化，需要急速增加。用途手机、移动设备SMDLED灯的外观LED灯的外观★白色LED为了用LED作全色显示，必须采用发出3原色（红色、绿色、蓝色）光的LED。白色LED就是将各种发光芯片内置在1个封装内的器件。此外，还有在蓝色LED里内置补色荧光体，用蓝色以及蓝色能量激起的补色来发出白色光的器件。用途全色液晶面板用背景光、低耗电灯★LED显示器指将LED芯片固定在印刷基板及金属引线上，用成

4、形的树脂外壳封住数字及文字的器件。7段数字显示显器为代表器件。用途．TV、TVR．音响．家用电器．OA设备LED显示器的外观白色LED的原理★显示用LED除了高亮度化、多色化以外，还可以发挥所谓高可靠性、低耗电、高速应答性等LED特征，实现多色显示。安装多色显示。安装驱动LSI的点陈式显示为代表性器件。用途．车站的目的地显示板．各种信息显示板．商场、棒球场、赛马场的室外大画面显示器激光半导体的动作和使用方法激光半体也被称为“激光二极管”（LeserDiode）.激光是一种通过诱导放出来将光放大的器件。而发出人眼可以识别的波长的叫做VLD(VisibleLaserDiode).动作

5、原理激光半导体（LD与LED不同，不是由注入的少数载子简单地重新结合起来，而是由于光的刺激而再结合起来，发出相位一致的光来）。   而且，芯片的一对端面呈镜面状，由激光共振器构成。光在该共振器内往返的过程中放大后，取出到芯片外部。特征因为LD的主体是被称为诱导放出的发光过程，因此可以得到波长及相位整齐集中在一起（相干性）的光。为此，指向性及能量集中性相当优良。激光半导体的外观激光半导体的动作原理结晶的种类的振荡波长使用的结晶材料不同，激光的振荡波长也不一样。大致可分为如左图所示几大类。而且，可以由1个器件发出2种不同波长振荡的二波长激光半导体也已经大量生产。主要的应用领域InGaAIP激

6、光：光盘（DVD）、条形码读取头GaAIAS激光：光盘（CD/MD）、激光束打印机InGaAsP激光：光通信InGaN激光：光盘（HD-DVD、蓝光光碟）激光半导体的封装结构结晶的种类的振荡波长受光器件的种类和使用方法半导体的基本机构之一PN接合部对光是非常敏感的。受光器件就是利用了这个特点，将光信号变换为电气信号（电流或电压）★光电二极管一旦光射入PN接合二极管，结合在晶格内的电子被解放，成为自由电子，会产生一对自由电子及空穴。反向电压引发的空乏层内，或者其附近由于光的照射而产生的自由电子和空穴对将会会离，成为强度与光的强弱成比例的反向电流。这就叫光电流。空乏层以外的区域产生的自由电子

7、和空穴对会再次接合成为热，并消失。用途光传感器摇控器（红外光受光）检测出光的断开光电二极管的动作原理光电二极管的图形记号★太阳电池利用光电二极管，将光能量变换为电气能量的器件即为太阳电池。   如果加了正向电压其电压仍然较低的话，由于电位势垒存在空乏层，因此光照射而产生的自由电子和空穴对会分离，在正向电压状态下会流出输出电流。在要求较高变换效率的用途中，使用单结晶硅或化合物半导体的GaAs等，在即使变换效率某种程度上较低，但要求大面