
【电】 phototransistor
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【医】 light; phot-; photo-
electrification
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【医】 Crys.; crystal
光感电晶体(Optoelectronic Crystal)是一种结合光学与电学特性的半导体材料,其核心功能是通过光电效应实现光信号与电信号的相互转换。该术语在电子工程和材料科学领域具有以下关键定义特征:
物理特性
光感电晶体通常由磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)等III-V族化合物构成,其晶格结构允许光子能量与电子跃迁产生耦合效应,从而实现光吸收或光发射。典型光响应波长范围覆盖可见光至近红外波段(400-1600 nm)。
工作原理
基于内光电效应,当入射光子能量超过材料禁带宽度时,晶体内部产生电子-空穴对,形成光生电流。这一过程遵循爱因斯坦光电方程: $$ E_{photon} = h u geq E_g $$ 其中$E_g$为材料禁带能量,$h$为普朗克常数,$ u$为光频率。
应用领域
主要应用于光纤通信系统的光电探测器(如PIN光电二极管)、激光二极管、太阳能电池及医学成像传感器。美国国家标准技术研究院(NIST)的测试数据显示,现代光感电晶体的量子效率可达90%以上。
技术参数
关键性能指标包括响应度(A/W)、暗电流密度(nA/cm²)和响应时间(ns级)。国际电工委员会(IEC 60747-5系列标准)对其测试方法有明确规定。
“光感电晶体”是中文对英文术语“phototransistor”的翻译,属于光电器件领域。该词可拆解为三个部分:
光感
指器件对光线的敏感特性,通过光照强度变化触发电信号响应。例如,当光线照射到器件表面时,会引发内部载流子(电子或空穴)的移动。
电晶体
即“晶体管”(transistor),是一种半导体元件,用于放大或切换电信号。在光电晶体管中,晶体管的基础功能与光敏特性结合,形成光控电流装置。
工作原理
光电晶体管通常由基极、集电极和发射极构成。光照作用于基极区域时,光子能量激发半导体材料中的电子,产生光电流,进而控制集电极-发射极间的电流大小。其灵敏度高于普通光敏电阻。
应用场景:常见于光控开关、遥控接收器、工业自动化传感器等需要将光信号转换为电信号的场景。例如,自动照明系统通过检测环境光强度来调节灯光亮度。
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