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光電轉(zhuǎn)換器的工作原理
關(guān)鍵詞標(biāo)簽： 作者 上海亨沃
來(lái)源 上海亨沃
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發(fā)布時(shí)間 2025-11-28 08:49
光電轉(zhuǎn)換器的工作原理，核心在于利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。這一過(guò)程可分為兩個(gè)方向：
1. 光信號(hào)→電信號(hào)（接收端）：通過(guò)光敏元件（如光電二極管）將光脈沖轉(zhuǎn)化為電流。
2. 電信號(hào)→光信號(hào)（發(fā)送端）：利用發(fā)光元件（如激光二極管）將電流調(diào)制為光脈沖。
以下從物理機(jī)制、核心元件及技術(shù)實(shí)現(xiàn)展開(kāi)詳解：
物理機(jī)制：光電效應(yīng)與能帶理論
1. 光電效應(yīng)
當(dāng)光子能量（E=hν）大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度（E_g）時(shí)，光子被吸收并激發(fā)電 子-空穴對(duì)。
在PN結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)作用下，電子向N區(qū)遷移，空穴向P區(qū)移動(dòng)，形成光生電流。
2. 能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控
半導(dǎo)體材料（如硅、砷化鎵）的導(dǎo)帶與價(jià)帶間隙決定可吸收光的波長(zhǎng)范圍。例如：
硅（E_g≈1.12eV）適用于近紅外至可見(jiàn)光。
砷化鎵（E_g≈1.42eV）用于高速通信的紅外波段。
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