
【电】 single-junction photosensitive semiconductor
单接面光敏半导体(Single-Junction Photosensitive Semiconductor)是一种基于PN结结构的光电转换器件,其核心特性是通过单一半导体材料界面实现光信号与电信号的相互转换。该术语在IEEE标准术语库中被定义为"具有单一异质结或同质结的光敏半导体元件,利用内光电效应将入射光子能量转换为载流子移动"(来源:IEEE Std 100-2022)。
从器件结构分析,单接面设计通常采用PN结或PIN结架构,当光子能量大于半导体禁带宽度时,会在耗尽区产生电子-空穴对,形成光生电流。根据《半导体器件物理》(第3版)的论述,这种结构的响应波长范围由材料禁带宽度决定,例如硅基器件主要响应400-1100nm光谱范围。
在应用层面,该器件广泛用于光电传感器、太阳能电池和光纤通信接收模块。美国光学学会(OSA)技术报告指出,单接面结构因其低噪声特性,在精密光测量领域具有不可替代性(来源:OSA Technical Digest Series, 2023)。国际电工委员会IEC 60747标准则规定了该类器件的测试方法及性能参数分级体系。
需特别说明的是,"单接面"(Single-Junction)区别于多结串联结构,其转换效率的理论极限由肖克利-奎伊瑟极限方程决定:
$$ eta{text{max}} = frac{P{text{max}}}{P{text{in}}} = frac{0.95 cdot frac{kT}{q} cdot ln(frac{J{sc}}{J0} + 1)}{P{text{in}}} $$
该公式在《可再生能源系统物理基础》中有详细推导过程。
根据搜索结果和半导体领域知识,"单接面光敏半导体"可拆解为三个核心部分进行解释:
1. 半导体基础特性 半导体是导电性介于导体(如铜)和绝缘体(如橡胶)之间的材料,其电阻率可通过温度、光照或掺杂等方式改变。常见材料包括硅、锗及化合物如砷化镓。
2. 光敏特性 光敏半导体(photosensitive semiconductor)指对光敏感的半导体材料,其导电性会随光照强度变化。例如光敏电阻在光照下电阻值显著降低,常用于光控开关、传感器等。
3. 单接面结构 "单接面"通常指半导体器件中仅含有一个PN结的结构。例如光电二极管(Photodiode)即通过单一PN结实现光信号与电信号的转换,其原理是光照激发载流子,改变结区电场分布。
综合解释 单接面光敏半导体可能指具有单一PN结结构的光电转换器件,其特点包括:
需注意:该术语并非标准器件名称,更常见的专业表述为"光电二极管"或"光敏二极管"。若涉及具体器件参数,建议查阅半导体器件手册或光电元件技术文档。
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