簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)光電器件

光電器件（Optoelectronic Devices）是以光-電子（或電子-光）轉(zhuǎn)換效應(yīng)為工作原理的各種功能器件的統(tǒng)稱。早在19 世紀(jì)末人們就已經(jīng)開始研究硒(Selenium）的光電現(xiàn)象，并導(dǎo)致了后來硒光電池的應(yīng)用，這比晶體管的發(fā)明早近80年。但由于當(dāng)時(shí)的認(rèn)知水平相當(dāng)有限，光電器件的發(fā)展較為緩慢。1887年，德國物理學(xué)家海因里希?赫茲(Heinrich R. Hertz） 在進(jìn)行電磁波實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀測(cè)到電子在光輻射下從物體表面逃逸的情況，從而揭示了光電器件的物理基礎(chǔ)—光電效應(yīng)。1916年，阿爾伯特 ? 愛因斯坦（Albert Einstein）依據(jù)量子理論完善了光子與物體相互作用的基本原理，將光電效應(yīng)的本質(zhì)展現(xiàn)在世人的面前，并因此獲得 1921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。20世紀(jì) 30 年代后，人們對(duì)半導(dǎo)體物理特性的研究，特別是對(duì)半導(dǎo)體光學(xué)性質(zhì)的研究，進(jìn)一步夯實(shí)了光電器件的物理基礎(chǔ)。

光電效應(yīng)劃分為光生伏特效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)和光電子發(fā)射效應(yīng)。根據(jù)工作機(jī)制以及應(yīng)用的差異，光電器件主要?dú)w為三類。第一類器件為光電探測(cè)器或光電接收器，如雪崩光電二極管 ( Avalanche Photodiode, APD）等，目前廣泛應(yīng)用于傳感、探測(cè)及通信領(lǐng)域。受到輻射后，這一類器件的電學(xué)性質(zhì)可以發(fā)生改變，從而將探測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過電信號(hào)的分析結(jié)果獲取所需信息。第二類器件為電致發(fā)光器件，可實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換。發(fā)光二極管 (LightEmitting Diode, LED）和激光二極管（Laser Diode， LD）是其典型代表。發(fā)光二極管具有壽命長、成本低、光譜范圍寬等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于顯示和照明等領(lǐng)域。激光二極管的光譜較窄、方向性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于大容量、長距離的光纖通信系統(tǒng)以及光電集成電路。第三類器件以太陽電池（Solar cell）為代表，實(shí)現(xiàn)了光能到電能的轉(zhuǎn)化并可將其進(jìn)行存儲(chǔ)。這類器件能把太陽能以較高的效率直接轉(zhuǎn)換成電能，以低運(yùn)行成本提供電力。

如今，光電器件已經(jīng)滲透到工作和生活的各個(gè)方面，如遙感、制導(dǎo)、紅外探測(cè)、醫(yī)療檢測(cè)、手機(jī)、相機(jī)、家用攝像機(jī)、顯示器等，應(yīng)用范圍從軍事國防擴(kuò)展到民用商品，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與規(guī)模日益龐大。與此同時(shí)，隨著新技術(shù)、新材料、新原理的不斷發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，各種高性能光電器件將不斷涌現(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅