
【電】 phototransistor
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【醫】 light; phot-; photo-
electrification
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【醫】 Crys.; crystal
光感電晶體(Optoelectronic Crystal)是一種結合光學與電學特性的半導體材料,其核心功能是通過光電效應實現光信號與電信號的相互轉換。該術語在電子工程和材料科學領域具有以下關鍵定義特征:
物理特性
光感電晶體通常由磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)等III-V族化合物構成,其晶格結構允許光子能量與電子躍遷産生耦合效應,從而實現光吸收或光發射。典型光響應波長範圍覆蓋可見光至近紅外波段(400-1600 nm)。
工作原理
基于内光電效應,當入射光子能量超過材料禁帶寬度時,晶體内部産生電子-空穴對,形成光生電流。這一過程遵循愛因斯坦光電方程: $$ E_{photon} = h u geq E_g $$ 其中$E_g$為材料禁帶能量,$h$為普朗克常數,$ u$為光頻率。
應用領域
主要應用于光纖通信系統的光電探測器(如PIN光電二極管)、激光二極管、太陽能電池及醫學成像傳感器。美國國家标準技術研究院(NIST)的測試數據顯示,現代光感電晶體的量子效率可達90%以上。
技術參數
關鍵性能指标包括響應度(A/W)、暗電流密度(nA/cm²)和響應時間(ns級)。國際電工委員會(IEC 60747-5系列标準)對其測試方法有明确規定。
“光感電晶體”是中文對英文術語“phototransistor”的翻譯,屬于光電器件領域。該詞可拆解為三個部分:
光感
指器件對光線的敏感特性,通過光照強度變化觸發電信號響應。例如,當光線照射到器件表面時,會引發内部載流子(電子或空穴)的移動。
電晶體
即“晶體管”(transistor),是一種半導體元件,用于放大或切換電信號。在光電晶體管中,晶體管的基礎功能與光敏特性結合,形成光控電流裝置。
工作原理
光電晶體管通常由基極、集電極和發射極構成。光照作用于基極區域時,光子能量激發半導體材料中的電子,産生光電流,進而控制集電極-發射極間的電流大小。其靈敏度高于普通光敏電阻。
應用場景:常見于光控開關、遙控接收器、工業自動化傳感器等需要将光信號轉換為電信號的場景。例如,自動照明系統通過檢測環境光強度來調節燈光亮度。
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