半導體光學-器件及應用半導體物理Semiconductor

Physics發(fā)光二極管(LED)學習材料2太陽能電池半導體激光器(LD)半導體物理Semiconductor

PhysicsLED原理分類特點應用學習材料3半導體物理Semiconductor

Physics原理學習材料4半導體物理Semiconductor

Physics按顏色分：紅、綠、藍等按材料分：GaN、GaP、GaAsP等學習材料5分類半導體物理Semiconductor

Physics學習材料6分類SBI藍色lnGaN/SiC

430HY超亮黃色AlGalnP

595SBK較亮藍色lnGaN/SiC

468SE高亮桔色GaAsP/GaP

610SGL青綠色lnGaN/SiC

502UE最亮桔色AlGalnP

620PG純綠GaP

555R紅色GAaAsP

655SG標準綠GaP

560SR較亮紅色GaA/As

660G綠色GaP

565HR超亮紅色GaAlAs

660Y黃色GaAsP/GaP585HIR紅外線GaAlAs

850UY最亮黃色AlGalnP

595IR紅外線GaAs

940半導體物理Semiconductor

Physics特點平安、節(jié)能、環(huán)保壽命長、響應快體積小、結(jié)構(gòu)牢固學習材料7半導體物理Semiconductor

PhysicsLED工作電壓低〔1.5~3V〕、工作電流小〔5~150mA)，平安性好202X年上市白光LED發(fā)光效率到達100lm/W，與熒光燈接近〔60~100

lm/W),優(yōu)于白熾燈熒光燈、汞燈等含汞，LED環(huán)保學習材料8半導體物理Semiconductor

Physics一般白熾燈的壽命1000

h；熒光燈10000h；LED壽命202X0~100000

hLED響應時間是納秒級，熒光燈是毫秒級學習材料9半導體物理Semiconductor

Physics白熾燈有玻璃泡、燈絲等易損部件；熒光燈有燈管和附件；LED是全固體結(jié)構(gòu)、經(jīng)得起震動、沖擊、體積小、重量輕。學習材料10半導體物理Semiconductor

PhysicsLED的應用學習材料11半導體物理Semiconductor

PhysicsLLEEDD的的應應用用交交通通信信號號燈燈學習材料12學習材料13半導體物理Semiconductor

PhysicsLLEEDD的的應應用用大大屏屏幕幕顯顯示示學習材料14半導體物理Semiconductor

Physics液液晶晶顯顯示示背背景景光光源源學習材料15從全球來看，半導體照明產(chǎn)業(yè)已形成以美國、亞洲、歐洲三大地域為主導的三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與競爭格局。依據(jù)目前全球LED產(chǎn)業(yè)開展情況，預測LED照明將使全球照明用電減少一半，202X年起，澳大利亞、加拿大、美國、歐盟、日本及中國X等國家和地區(qū)已陸續(xù)宣布將逐漸淘汰白熾燈，開展LED照明成為全球產(chǎn)業(yè)的焦點。中國LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀70年代。經(jīng)過30多年的開展，中國LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。在“國家半導體照明工程〞的推動下，形成了X、X、X、X、X、X和X七個國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。學習材料16中國半導體照明產(chǎn)業(yè)開展向好，外延芯片企業(yè)的開展尤其迅速、封裝企業(yè)規(guī)模繼續(xù)保持較快增長、照明應用取得較大進展。202X年中國LED應用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過300億元，已成為LED全彩顯示屏、太陽能LED、景觀照明等應用產(chǎn)品世界最大的生產(chǎn)和出口國，新興的半導體照明產(chǎn)業(yè)正在形成。估計202X年中國整個LED產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將超過1500億元。國內(nèi)在照明領(lǐng)域已經(jīng)形成肯定特色，其中戶外照明開展最快，已有上百家LED路燈企業(yè)并建設了幾十條示范道路，但國內(nèi)在大尺寸LCD背光和汽車前照燈方面仍顯落后。學習材料17半導體物理Semiconductor

Physics太陽能電池學習材料18半導體物理Semiconductor

Physics原理分類應用學習材料19半導體物理Semiconductor

Physics原理學習材料20半導體物理Semiconductor

Physics分類太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為單晶太陽能電池、多晶太陽能電池和非晶太陽能電池。太陽能電池依據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前開展最成熟的，在應用中居主導地位。學習材料21半導體物理Semiconductor

Physics硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，在大規(guī)模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導地位。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%。單晶硅本錢價格高，大幅度降低其本錢很困難。多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較,本錢低，而效率高于非晶硅薄膜電池其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據(jù)主導地位。非晶硅薄膜太陽能電池本錢低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應，穩(wěn)定性不高，影響了它的實際應用。學習材料22硅太陽能電池半導體物理Semiconductor

Physics多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包含砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，本錢較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會對環(huán)境造成嚴峻的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產(chǎn)品。砷化鎵〔GaAs〕III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的汲取效率,抗輻照能力強,對熱不敏感，適宜于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。銅銦硒薄膜電池〔簡稱CIS〕適宜光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點，將成為今后開展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的X，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的開展又必定受到限制。學習材料23多元化合物薄膜太陽能電池半導體物理Semiconductor

Physics以有機聚合物替代無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作簡單，材料X廣泛，本錢底等優(yōu)勢，從而對大規(guī)模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不管是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。還有待于進一步研究探究。學習材料24有機太陽能電池納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近開展的，優(yōu)點在于它廉價的本錢和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10％以上，制作本錢僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能到達2O年以上。此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步。學習材料25納米晶太陽能電池據(jù)Dataquest的統(tǒng)計資料顯示,目前全世界共有136個國家投入普及應用太陽能電池的熱潮中,其中有95個國家正在大規(guī)模地進行太陽能電池的研制開發(fā)。1998年,全世界生產(chǎn)的太陽能電池,其總的發(fā)電量達1000兆瓦,1999年達2850兆瓦。202X年,全球有將近4600家廠商向市場提供光電池和以光電池為電源的產(chǎn)品。目前,許多國家正在制訂中長期太陽能開發(fā)方案,打算在21世紀大規(guī)模開發(fā)太陽能。美國、日本和西歐工業(yè)興盛國家在研究開發(fā)太陽能方面的總投資,1998年達570億美元;1999年646億美元;202X年700億美元;202X年將達820億美元;?學習材料26全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀目前,美國和日本在世界光伏市場上占有最大的市場份額。美國擁有世界上最大的光伏發(fā)電廠,其功率為7MW,日本也建成了發(fā)電

功率達1MW的光伏發(fā)電廠。全世界總共有23萬座光伏發(fā)電設備,以色列、澳大利亞、新西蘭居于領(lǐng)先地位。20世紀90年代以來,全球太陽能電池行業(yè)以每年15%的增幅延續(xù)不斷地開展。全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)1994-202X年10年里增長了17倍，太陽能電池生產(chǎn)主要分布在日本、歐洲和美國。202X年全球太陽能電池安裝規(guī)模已達1744MW，較202X年成長19％，整個市場產(chǎn)值已正式突破100億美元大關(guān)，至于202X年全球太陽能電池產(chǎn)能已擴增至2204MW，較202X年大增33％。202X年全球太陽能電池產(chǎn)量到達3436MW，較202X年增長了56%。學習材料27我國對太陽能電池的研究開發(fā)工作高度重視,早在七五期間,非晶硅半導體的研究工作已經(jīng)列入國家重大課題;八五和九五期間,我國把研究開發(fā)的重點放在大面積太陽能電池等方面。202X年，我國太陽能電池的產(chǎn)量約為1180兆瓦，世界前16家太陽能電池公司中，中國占6家。中國已經(jīng)成功超越歐洲s日本為世界太陽能電池生產(chǎn)第一大國。目前國內(nèi)太陽能硅生產(chǎn)企業(yè)主要有X單晶硅廠sX寧晉單晶硅基地和X峨眉半導體材料廠等廠商，其中X寧晉單晶硅基地是世界最大的太陽能單晶硅生產(chǎn)基地，占世界太陽能單晶硅市場份額的25％左右。在太陽能電池材料下游市場，目前國內(nèi)生產(chǎn)太陽能電池的企業(yè)主要有X尚德sX中電sX英利sX晶澳s林洋新能源sX阿特斯sX天合sX天達光伏科技sX太陽能電源s京瓷〔X〕太陽能等公司，總計年產(chǎn)能在800MW以上。學習材料28我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀學習材料29目前,太陽能電池的應用已參軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在遙遠地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)約造價很貴的輸電線路。但是在目前階段，它的本錢還很高，發(fā)出1kW電需要投資上萬美元，因此大規(guī)模使用仍舊受到經(jīng)濟上的限制。從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進以及新的光—電轉(zhuǎn)換裝置的制造，各國對環(huán)境的愛護和對再生清潔能源的龐大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開發(fā)廣闊的前景。太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代局部常規(guī)能源，而且將成為世界能源供給的主體。估計到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供給中的占比也將到達10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的開展前景及其在能源領(lǐng)域重要的

戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊。學習材料30前景35美分/度25155煤炭核能

天然氣

風能

石油太陽能各類能源發(fā)電本錢比照學習材料31半導體物理Semiconductor

Physics半導體激光器原理分類應用學習材料32半導體物理Semiconductor

Physics原理注入電流P區(qū)N區(qū)激活區(qū)反射鏡面結(jié)型激光器結(jié)構(gòu)示意圖學習材料33半導體物理Semiconductor

Physics分類A小功率LD用于信息技術(shù)領(lǐng)域的小功率LD開展極快。例如用于光纖通信及光交換系統(tǒng)的分布反響(DFB)和動態(tài)單模LD、窄線寬可調(diào)諧DFB-LD、用于光盤等信

息處理技術(shù)領(lǐng)域的可見光波長(如波長為670nm、650nm、630nm的紅光到藍綠光)LD、量子阱面發(fā)射激光器以及超短脈沖LD等都得到實質(zhì)性開展。這些器件的開展特征是：單頻窄線寬、高速率、可調(diào)諧以及短波長化和光電單片集成化等。B高功率LD1983年，波長800nm的單個LD輸出功率已超過100mW，到了1989年，0.1mm條寬的LD則到達3.7W的連續(xù)輸出，而1cm線陣LD已到達76W輸出，轉(zhuǎn)換效率達39%。1992年，美國人又把指標提高到一個新水平：1cm線陣LD連續(xù)波輸出功率達121W，轉(zhuǎn)換效率為45%?，F(xiàn)在，輸出功率為120W、1500W、3kW等諸多高功率LD均已面世。高效率、高功率LD及其列陣的迅速開展也為全固化激光器，亦即半導體激光泵浦(LDP)的固體激光器的迅猛開展提供了強有力的條件。學習材料34半導體激光器是有用中最重要的一類激光器。它體積小、重量輕、壽命長、可靠性高、功耗低、驅(qū)動電源簡單、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用平

安，并可采納簡單的注入電流的方法來泵浦其工

作電壓和電流與集成電路兼容，因而可與之單片

集成。并且還可以用高達GHz的頻率直接進行電

流調(diào)制以獲得高速調(diào)制的激光輸出。學習材料35特點應用半導體二極管激光器在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、激光照排、激光測距、條碼掃描、工業(yè)探測、測試測量儀器、激光顯示、醫(yī)療儀器、軍事、安防、野外探測、建筑類掃平及標線類儀器、實驗室及教學演示、舞臺燈光及激光表演、激光水平尺及各種標線定位等半導體激光器的一些獨特優(yōu)點使之非常適宜于軍事上的應用，如野外測距、槍炮等的瞄準、射擊模擬系統(tǒng)、致盲、對潛通信制導、引信、安防等。由于可用一般電池驅(qū)動，使一些便攜式武器設備配置成為可能。學習材料36目前已開發(fā)出并投放市場的半