简单认识光电器件

光电器件（Optoelectronic Devices）是以光-电子（或电子-光）转换效应为工作原理的各种功能器件的统称。早在19 世纪末人们就已经开始研究硒(Selenium）的光电现象，并导致了后来硒光电池的应用，这比晶体管的发明早近80年。但由于当时的认知水平相当有限，光电器件的发展较为缓慢。1887年，德国物理学家海因里希•赫兹(Heinrich R. Hertz） 在进行电磁波实验时，观测到电子在光辐射下从物体表面逃逸的情况，从而揭示了光电器件的物理基础—光电效应。1916年，阿尔伯特 • 爱因斯坦（Albert Einstein）依据量子理论完善了光子与物体相互作用的基本原理，将光电效应的本质展现在世人的面前，并因此获得 1921年的诺贝尔物理学奖。20世纪 30 年代后，人们对半导体物理特性的研究，特别是对半导体光学性质的研究，进一步夯实了光电器件的物理基础。

光电效应划分为光生伏特效应、光电导效应和光电子发射效应。根据工作机制以及应用的差异，光电器件主要归为三类。第一类器件为光电探测器或光电接收器，如雪崩光电二极管 ( Avalanche Photodiode, APD）等，目前广泛应用于传感、探测及通信领域。受到辐射后，这一类器件的电学性质可以发生改变，从而将探测到的光信号转化为电信号，再通过电信号的分析结果获取所需信息。第二类器件为电致发光器件，可实现电信号到光信号的转换。发光二极管 (LightEmitting Diode, LED）和激光二极管（Laser Diode， LD）是其典型代表。发光二极管具有寿命长、成本低、光谱范围宽等诸多优点，广泛用于显示和照明等领域。激光二极管的光谱较窄、方向性强，广泛应用于大容量、长距离的光纤通信系统以及光电集成电路。第三类器件以太阳电池（Solar cell）为代表，实现了光能到电能的转化并可将其进行存储。这类器件能把太阳能以较高的效率直接转换成电能，以低运行成本提供电力。

如今，光电器件已经渗透到工作和生活的各个方面，如遥感、制导、红外探测、医疗检测、手机、相机、家用摄像机、显示器等，应用范围从军事国防扩展到民用商品，产业结构与规模日益庞大。与此同时，随着新技术、新材料、新原理的不断发现与应用，各种高性能光电器件将不断涌现。

审核编辑：汤梓红