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光电转换器的工作原理
关键词标签： 作者 上海亨沃
来源 上海亨沃
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发布时间 2025-11-28 08:49
光电转换器的工作原理，核心在于利用半导体材料的光电效应，实现光信号与电信号的相互转换。这一过程可分为两个方向：
1. 光信号→电信号（接收端）：通过光敏元件（如光电二极管）将光脉冲转化为电流。
2. 电信号→光信号（发送端）：利用发光元件（如激光二极管）将电流调制为光脉冲。
以下从物理机制、核心元件及技术实现展开详解：
物理机制：光电效应与能带理论
1. 光电效应
当光子能量（E=hν）大于半导体材料的禁带宽度（E_g）时，光子被吸收并激发电 子-空穴对。
在PN结内建电场作用下，电子向N区迁移，空穴向P区移动，形成光生电流。
2. 能带结构调控
半导体材料（如硅、砷化镓）的导带与价带间隙决定可吸收光的波长范围。例如：
硅（E_g≈1.12eV）适用于近红外至可见光。
砷化镓（E_g≈1.42eV）用于高速通信的红外波段。
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