半导体光电子器件的原理简介

半导体光电子器件的原理是激励方式，利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。

利用半导体光-电子(或电-光子)转换效应制成的各种功能器件。它不同于半导体光器件(如光波导开关、光调制器、光偏转器等)。

光器件的设计原理是依据外场对导波光传播方式的改变，它也有别于早期人们袭用的光电器件。后者只是着眼于光能量的接收和转换(如光敏电阻、光电池等)。

早期的光电器件只限于被动式的应用，60年代作为相干光载波源的半导体激光器的问世，则使它进入主动式应用阶段，光电子器件组合应用的功能在某些方面(如光通信、光信息处理等)正在扩展电子学难以执行的功能。

优劣对比）

半导体指纹识别的优劣

随着成本的下降，越来越多的指纹锁企业选择半导体指纹识别模块。那么指纹识别模块有哪些优势呢？它缺点有表现在哪些地方呢？

一、半导体指纹识别的优势

1．半导体指纹识别模块只识别活体指纹，安全性高。也就是说半导体指纹头可穿透皮肤表发层，所以网上盛传的硅胶模拟指纹在这里基本上起不到什么作用，识别活体指纹的好处在于指纹基本上不能复制或是仿制。

2．半导体指纹识别模块具有非常高的灵敏度和识别精度。半导体指纹识别是由上万个电容器组成电容阵列，采集指纹脊和谷到触板的距离形成指纹数据，相比与光学扫描精度更好，能采集更精细的指纹细节，采集速度也更快。

3. 半导体指纹识别模块识别率高。光学指纹头正常使用中会受到指纹干湿、深浅的影响，导致识别错误和无法识别指纹的现象，而半导体可最大程度免除这些问题。

此外，半导体还功耗小，体积小等等优势，对降低智能锁功耗和缩小锁具大小有很大的帮助。

二、半导体指纹识别的不足

1．半导体指纹识别模块造价稍高。半导体指纹识别模块的电容版显然比比光学指纹模块的钢化玻璃的成本要高，当然其他部件的成本也相对高于光学指纹模块，所以造价较高，但随着行业的发展，两者的价格差逐渐变小。

2. 半导体指纹识别模块不易保养。 半导体指纹头的采集窗会受到污渍汗渍以及静电的影响，且容易被划花，所以需要使用时需要注意保护和保养，不然使用寿命难以保障。

光学指纹识别的优劣

目前由于光学指纹识别模块造价低，适应性强等原因广泛应用于各大领域，目前许多低端指纹锁使用的也是光学指纹识别模块。

如果用适当波长的光照射半导体，

那么电子在吸收了光子后将由价带跃迁到导带，

而在

价带上留下一个空穴，

这种现象称为光吸收。

半导体材料吸收光子能量转换成电能是光电器

件的工作基础。光垂直入射到半导体表面时，进入到半导体内的光强遵照吸收定律：





0

1

x

x

I

I

r

e









式中，

x

I

表示距离表面

x

远处的光强；

0

I

为入射光强；

r

为材料表面的反射率；



为材料

吸收系数，与材料、入射光波长等因素有关。

1

本征吸收

半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，

在价带中留下空穴，

产生等量的电

子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。

要发生本征光吸收必须满足能量守恒定律，也就是被吸收光子的能量要大于禁带宽度

g

E

，即

g

h

E





，从而有：

0

0

1.24

g

g

g

E

h

hc

E

m

eV

E

















其中

h

是普朗克常量，

ν

是光的频率．

c

是光速，

ν0

：材料的频率阈值，

λ0

：材料的波长阈

值，下表列出了常见半导体材料的波长阀值。

几种重要半导体材料的波长阈值

电子被光激发到导带而在价带中留下一个空穴，

这种状态是不稳定的，

由此产生的电子、

空穴称为非平衡载流子。

隔了一定时间后，

电子将会从导带跃迁回价带，

同时发射出一个光

子，光子的能量也由上式决定，

这种现象称为光发射。光发射现象有许多的应用，

如半导体

发光管、

半导体激光器都是利用光发射原理制成的，

只不过其中非平衡载流子不是由光激发

产生，

而是由电注入产生的。

发光管、

激光器发射光的波长主要由所用材料的禁带宽度决定，

如半导体红色发光管是由

GaP

晶体制成，而光纤通讯用的长波长（

1.5μm

）激光器则是由

Ga

x

In

1-x

As

或

Ga

x

In

1-x

As

y

P

1-y

合金制成的。

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