1.半导体光电器件是利用什么效应制作的器件?答:利用半导体光电效应制成的器件。
2.半导体光电器件是哪两种粒子相互作用的器件?答:是一种利用光子与电子相互作用所具有的特性来实现某种功
能的半导体器件。
3.半导体发光器件主要包括哪两种?答:(1)发光二极管;(2)半导体激光器。
4.光电器件主要有利用哪些效应制作的器件?答:光电器件主要有利用半导体光敏特性工作的光电导器件,利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。
5.什么是半导体发光器件?
答:利用半导体PN结正向通过电时载流子注入复合发光的器件称为半导体发光器件。
6.光电探测器件是如何转换信号的器件?答:通过电子过程探测光信号的器件,即将射到它表面上的光信号转换为
电信号。
7.光电检测器工作在反向偏置状态。
8.光电池是利用什么效应制作的?答:光伏打效应。
9.光纤通信的两个重要窗口是哪些?
答:1.55um和1.3um。
第2章
1.光信号的频率在哪个频段?需要用什么器件检测?
答:光信号的频率在1014Hz以上,常用的电子器件无法对这一频率段产生良好的响应,必须使用光电子器件。
2.常用的光电检测器:PIN、APD
3.光电检测器的工作过程?答:光电检测器件的工作过程:
(1)光吸收——(2)电子-空穴对产生——(3)载流子扩散和漂移——(4)检测
4.光信号(光束)入射到半导体材料后,如何产生电子空穴对?答:光信号(光束)入射到半导体材料后,首先发生的过程就是半导体材料对光子的吸收,吸收光子以后才能产生价带电子的跃迁,从而产生电子空穴对。
5.半导体材料中的吸收过程可以分为哪两大类?答:本征吸收和非本征吸收
6.本征吸收又包括哪些?答:(1)直接吸收;(2)间接吸收
7.非本征吸收包括哪些?答:(1)激子吸收;(2)带内吸收;(3)杂质吸收
8.本征吸收的必要条件?
本征吸收的血要条件:
huAhq=Eg
Eg黑=1.12eV兀=140pm
E弧=0.67eV入亡=l”85pni
Eg^=1.45eVXc=0.86^m
9.直接吸收中参与的粒子是什么?遵守哪两种守恒?
答:只有电子和光子的参与,没有第
3种粒子的参与。且入射光子的能力必须大于该材料的带隙。整
个过程中遵守动量守恒和能量守恒。10.在间接吸收过程中,为保持吸收过程的动量守恒,必须有哪种量参与?
答:在间接吸收过程中,为保持吸收过程的动量守恒,必须有声子的参与。
11.吸收功率的计算。
要有效吸收光信号半导休材料财须达到一定的长度.下面逬行讨论;
Pop(0):入射功率
此二為(Z)之一叫寫(0):透射功率
号产爲(°)一£=[1一纟说]匕(°):吸收功率要达到育
效吸収=>LA丄>L=>LT
a
对于常用半导体材料Si和Ge(间接带隙材料):
s
-lo'cin1二5>2“0如(却20珂)肌a
10\m^
(onbr~1/nn}
答::0.2eV3.0eV人:6.0pill—>0.4^111称为截止频率。
称为截止液长。
【例E2.1]
阮材料制乍的检测器用于光纤通信系统,系统用光源为GaA呂光
源,光子能量L43eV,光信号入射后.被光电检测器吸收掉90%的能
8.计算光电检测器的吸收层厚度*吸收系数为2.5x104cra-1.
一=1-90%=10%
Pop(0)
=>e_aL=10%
nL=—丄InQ.l=0.92/zni
12.有效吸收对有源层厚度的要求。
答:
13.声子的产生过程?
14.杂质吸收的特点。
答:半导体材料中掺入杂质后,会在禁带内形成杂质能级,杂质能级往往是浅能级,因此杂质吸收所对应的吸收谱往往在红外甚至是远红外区。杂质吸收的吸收系数一般很小,且须工作在极低温度下。
15.长波长检测器的设计方案有哪些?各自特点答:⑴本征检测器:
需要窄带隙材料
难以制作出高质量的器件
(2非本征检测器:
工作条件苛刻(低温)
器件难以小型化(吸收层厚)
16响应度描述的是什么?单位是
答:描述的是入射单位功率的光功率,能够从检测器中输出多大的电流
,单位为:A/W。
二Rph=虫
pP
■op
17.器件效率的定义。
22.在不同条件下,太阳光谱的辐射强度有何不同
答:在不同条件下,太阳光谱的辐射强度不同:
(1)在不考虑大气吸收情况下,到达地面的太阳光功率密:
18.体材料器件和应变量子阱器件对晶格匹配度的不同要求。
19.实用的光电检测器以什么结构为基础?检测器形成的光电流主要有哪两类?各自特点如何