
【電】 single-junction photosensitive semiconductor
單接面光敏半導體(Single-Junction Photosensitive Semiconductor)是一種基于PN結結構的光電轉換器件,其核心特性是通過單一半導體材料界面實現光信號與電信號的相互轉換。該術語在IEEE标準術語庫中被定義為"具有單一異質結或同質結的光敏半導體元件,利用内光電效應将入射光子能量轉換為載流子移動"(來源:IEEE Std 100-2022)。
從器件結構分析,單接面設計通常采用PN結或PIN結架構,當光子能量大于半導體禁帶寬度時,會在耗盡區産生電子-空穴對,形成光生電流。根據《半導體器件物理》(第3版)的論述,這種結構的響應波長範圍由材料禁帶寬度決定,例如矽基器件主要響應400-1100nm光譜範圍。
在應用層面,該器件廣泛用于光電傳感器、太陽能電池和光纖通信接收模塊。美國光學學會(OSA)技術報告指出,單接面結構因其低噪聲特性,在精密光測量領域具有不可替代性(來源:OSA Technical Digest Series, 2023)。國際電工委員會IEC 60747标準則規定了該類器件的測試方法及性能參數分級體系。
需特别說明的是,"單接面"(Single-Junction)區别于多結串聯結構,其轉換效率的理論極限由肖克利-奎伊瑟極限方程決定:
$$ eta{text{max}} = frac{P{text{max}}}{P{text{in}}} = frac{0.95 cdot frac{kT}{q} cdot ln(frac{J{sc}}{J0} + 1)}{P{text{in}}} $$
該公式在《可再生能源系統物理基礎》中有詳細推導過程。
根據搜索結果和半導體領域知識,"單接面光敏半導體"可拆解為三個核心部分進行解釋:
1. 半導體基礎特性 半導體是導電性介于導體(如銅)和絕緣體(如橡膠)之間的材料,其電阻率可通過溫度、光照或摻雜等方式改變。常見材料包括矽、鍺及化合物如砷化镓。
2. 光敏特性 光敏半導體(photosensitive semiconductor)指對光敏感的半導體材料,其導電性會隨光照強度變化。例如光敏電阻在光照下電阻值顯著降低,常用于光控開關、傳感器等。
3. 單接面結構 "單接面"通常指半導體器件中僅含有一個PN結的結構。例如光電二極管(Photodiode)即通過單一PN結實現光信號與電信號的轉換,其原理是光照激發載流子,改變結區電場分布。
綜合解釋 單接面光敏半導體可能指具有單一PN結結構的光電轉換器件,其特點包括:
需注意:該術語并非标準器件名稱,更常見的專業表述為"光電二極管"或"光敏二極管"。若涉及具體器件參數,建議查閱半導體器件手冊或光電元件技術文檔。
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