光电子材料与器件

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1、光电子材料与器件绪论1例举信息技术与光电子技术所涵盖的几大方面：信息技术主要包括信息的产生、传输、获取、存储、显示、处理等六大方面；与之相对应的光电子技术主要包括光的产生与转化、光传输、光探测、光存储、光显示、光信息处理。2简述光电子技术的定义及其特征：光电子技术：是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。光电子技术的特征：光源激光化、传输波导（光纤）化、手段电子化、现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化。3简述信息技术的发展趋势及各阶段的主要特点：第一阶段——电子信息技术

2、其特征是：信息的载体是电子；半导体，计算机等第二阶段——光电子信息技术其特征是：光子技术和电子技术相结合；激光器，光纤等第三阶段——光子信息技术其特征是：以光子作为信息的载体；全光通信，光计算机等4简述光子传递信息的特点：（1）极快的响应时间，可用于超高速、宽带通信（2）传输信息容量大（3）信息传输过程中失真小（4）高抗干扰、高可靠性（5）光储存具有储存量大、速度快、密度高、误码率低的优点总之，超高速、抗干扰、大容量、高可靠性是光子技术的特点。太阳能电池1、举例说明太阳能利用的优缺点优点：普遍（不受地域及技术条件限制，无需开采和运输）J洁净（不产生废渣、废水

3、、废气，无噪声，不影响生态）J巨大（1.68×1024cal/年，相当于20万亿吨标准煤燃烧的热量）缺点：能流密度低（1kw/m2，需要相当大的采光集热面才能满足使用要求）L不稳定（受时间，天气影响明显）大规模使用的成本和技术难度均很高（5～15倍）2、例举太阳能电池发展史中的里程碑事件1839年法国科学家E.Becquerel发现液体的光生伏特效应（简称光伏现象）1954年美国贝尔实验室三位科学家关于单晶硅太阳电池的研制成功，在太阳电池发展史上起到里程碑的作用3、光电效应包括哪几类？举出每类的代表性器件光电效应(photoelectriceffect)：物

4、体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。根据电子吸收光子能量后的不同行为，光电效应可分为外光电效应和内光电效应。外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。——金属§其主要应用有光电管和光电倍增管。内光电效应：光照射到半导体材料上激发出电子-空穴对而使半导体产生了电效应。内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。——半导体光电导效应是指光照射下半导体材料的电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，从而引起材料电阻率的变化。其应用为光敏电阻。——本征或掺杂半导体光生伏特效应是指光照射下物体内产生一定方向的电动势的现象。其

5、应用主要有光伏电池（太阳能电池）、光(电)敏二极管、光(电)敏三极管等。——PN结半导体1、简述太阳能电池的光能-电能转化原理当光照射p-n结上时，如果入射电子的能量大于半导体材料的禁带宽度(Eg)，就会在半导体内产生大量的自由载流子-空穴和电子。它们在p-n结内建电场的作用下，空穴往p-区移动，使p-区获得附加正电荷；而电子往n-型区移动，n-区获得负电荷，产生一个光生电动势，这就是光伏效应(光生伏打效应)。当用导线连接p-型区和n-型区时，就会形成电流.2、说明太阳能电池结构中金属梳状电极以及SiO2保护薄膜的作用金属梳状电极：一方面金属收集载流子，要比

6、半导体有效；另一方面梳状不会完全的阻挡阳光，增加了光的入射面积；SiO2保护膜：硅表面非常光亮，制作者给它涂上了一层反射系数非常小的SiO2保护膜（减反层），将反射损失减小到5％甚至更小；3、简述发光二极管、太阳能电池以及光电二极管工作原理的异同太阳能电池和光电二极管都是基于光伏效应的光电器件。其主要区别在于：①光伏电池在零偏置下工作，而光电二极管在反向偏置下工作②光伏电池的掺杂浓度较高1016-19从而具有较强的光伏效应，而光电二极管掺杂浓度较低1012-13③光伏电池的电阻率较低0.1-0.01Ω/cm，而光电二极管则为1000Ω/cm④光伏电池的光敏面

7、积要比光电二极管大得多，因此光电二极管的光电流小得多，一般在uA级。发光二极管：LightEmittingDiode，在电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入，空穴和电子在发光层中相遇、复合形成激子，激子经过驰豫、扩散、迁移等过程复合而产生光子。7、推导理想光电池最大输出功率公式8、画出理想太阳电池的等效电路，写出通过负载电阻的电流公式，开路电压及短路电流公式。9、太阳能电池按材料分分哪几类？例举各类型中有代表性的太阳能电池。10、简述太阳能电池的应用能够解决人类社会发展在能源和环境方面的三个主要问题，并逐一举例说明。开发宇宙空间所需要的连续不断的能源：

8、太阳电池非常适合空间应用，因为它不消耗燃料，不消耗自