智能楼宇室内壁挂监控箱同样的道理也适用于费米能级半导体,如果一个受激电子从导带向价带跃迁时,它释放的光子的能量EP大于或等于禁带的能量Ex。由于在价带和导带之间不是一个而是多个能级参与辐射过程,所以半导体发射的光存图413本征半导体的能带分布在一定的光谱宽度半导体PN结的形成通常,在半导体材料中掺杂其他原子。如果在半导体材料中掺杂负电荷的载体以产生大量的电子,这种半导体被称为N型半导体;掺杂的是正电荷的载体以产生大量的空穴,则称为P型半导体。在P型半导体中存在大量带正电的空穴,同时还存在着等量的带负电的电离受主,它们的电性相互抵消而表现出电中性。同样,在N型半导体中,带负电的电子和等量的带正电荷的电离施主在电性上也相互抵消。当一个P型半导体和一个N型半导体有了物理接触时,就形成一个PN结。
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在结的交界面处,载流子的浓度差引起扩散运动,P区自建场空间电荷区一=N的空穴向N区扩散,剩下带负电的电离受主,从而在靠近PN结界面的区域形成eeO9db带负电的区域。同样,N区的电子向P区扩3a⊙⊙0d日散,剩下带正电的电离施主从而造成一个带e°oo由正电的区域。载流子扩散运动的结果形成了个空间电荷区,如在空间电荷区里,电场的方向由N区指°扩散电子向P区,这个电场称为自建电场。在自建电场的作用下,载流子将产生漂移运动,漂移运动的方向正好与扩散运动相反。开始时,扩PN结的形成散运动占优势,但随着自建场的加强,漂移运动也不断加强,漂移运动完全抵消了扩散运动,达到动态平衡状态。因此,当不加外电压时,PN结是处于动态平衡状态,宏观上没有电流流过。
智能楼宇室内壁挂监控箱特点
当PN结加上正向电压时,外加电压的电场方向正好和自建场的方向相反,因而削弱了自建场,打破了原来的动态平衡。这时,扩散运动超过了漂移运动,P区的空穴将通过PN结源源不断地流向N区,N区的电子也流向P区,形成正向电流。由于P区的空穴和N区的电子都很多,所以这股正向电流是大电流。当PN结加反向电压时,外电场的方向和自建场相同,多数载流子将背离PN结的交界面移动,使空间电荷区变宽。空间电荷区内电子和空穴都很少,它变成高阻层,因而反向电流非常小。这就是为什么PN结具有单向导电性。e3,同质结和异质结早期研制的半导体激光器和发光二极管一般采用同质结构。所谓同质结就是在PN结的两边使用相同的半导体材料采用同质结结构的激光器或发光二极管存。
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对光波的限制不完善,这是因为同质结激器中P-GaAs和N-GaAs除掺人的杂质外,基本材料都是GaAs,由于P-GaAs和N-GaAs这两者折射率差别不大,这种情况,相当于光纤中的纤芯和包层的折射率相差不大的情形,即是弱导波情况。因而同质结的这两个材料边界的导波作用不大,从而有相当的光波进入无源区(所谓无源区是不满足粒子数反转的区域,而有源区是满足粒子数反转分布能够发光的区域),这对输出光波来讲就是一种损耗。(2)对载流子的限制不完善,当外加正偏压后,注入的电子进入N区后还要向P区扩散;注入的空穴进入P区后还要向N区扩散。这种情况使有源区变宽了,要在较宽的区域内产生激光,显然需要更大的阈值电流。其中因此,为了降低同质结半导体激光器的阈值电流,就要从上述两个方面来进行改进。改进的方法就是采用异质结结构,目前广泛采用双异质结结构。而光子数目又等于受激电子数目N乘以内部量子效率n。这样就可以得到公式游另一方面,每秒电子数目乘以元电荷c(电子电量)就构成了电流。
智能楼宇室内壁挂监控箱作用
双异质结(DH)是窄带隙有源区(GaAs)材料被夹在宽带隙的材料( GaAlAs)之间构双异质结构的导带上出现了一个向上的“台阶”,这个“台阶”阻止了电子向P区扩散;同时,在价带上出现了一个向下的“台阶”,这个“台阶”对空穴形成一个位垒,从而阻止了价带中的空穴向左侧逸出,亦即限制了空穴从有源区P-GaAs向N区扩散。这样,双异质结激光器就在有源区的两侧分别限制了电子从右侧,空穴从左侧逸出。此外,由于所加异质材料N-GaAlAs的折射率也低于有源区材料P-GaAs的折射率,故按照前面的分析, N-GaAIAs与P-GaAs的边界也有导波作用,这个作用从左侧限制了光波的射出。从而,双异质结激光器的有源区两侧边界都对光波进行了限制综上两个方面所述,由于双异质结激光器在有源区两侧,既限制了载流子,又限制了光波,故它的光强分布基本被约束在有源区,而且阈值电流大大降低,实现了预期的目的。发光二极管又称LED,它的使用已经有四十多年的历史了,它们被广泛应用在各类电子设备中,也是光纤通信中经常使用的光源。
智能楼宇室内壁挂监控箱应用
它的优点在于较小的尺寸和较长的使用寿命。但它也具有发光亮度低,光谱宽等缺陷,故发光二极管(LED)通常使用在低速、短距离光通信系统。发光二极管是非相干光源,是无阈值器件,它的基本工作原理是自发辐射1.LED的结构和工作原理LED通常采用双异质结芯片,把有源层夹在P型和N型限制层中间,如前所述这是因为同质结构的LED存在着两个缺点:激活区太发散,导致装置的效率很低;产生的光束太宽,导致光耦合效率太低。采用双异质结构可以增加光辐射的效率并更好地限制辐射光LED的基本工作原理是光的自发辐射。正向电压V提供的外加能量激发了处光输出于导带的电子和空穴进入耗尽区并且发生复合,促使发光三极管LED产生了能量:N-Al GaL-A与普通二极管以热能的方式释放能量不同,LED将大部分产生的能量以可见光的方式P-GaAs释放出来通常,用内部量子效率来衡量受激电子中产生光子的电子的比例,这样可以对输出的光功率进行定量的描述。光功率P是指每秒发光的能量,它等于光子数目乘以单个光子的能量E2。
光纤通信基本概念：通信科学的发展历史悠久,通信系统将信息从一个地方传送到另一个地方,不管这两个地方相隔距离有多远。近代通信技术通常采用频率从几兆赫(MHz)到几百太赫(THz)的电磁波来携带信息,根据使用的电磁波频率范围,可将通信技术分为电通信和光通信两类电通信使用的电磁波频率较低,通常分为有线通信和无线通信,是两种相当成熟的通信技术;光通信技术则是当代通信技术发展的成就,使用较高的光波频率,因而极大地扩展了现代通信的性能，光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。光导纤维简称为光纤,是一种传输光波信号的介质。目前,使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它工作在近红外区,波长为0.8~1.8m,对应的频率为167~375THz。光纤通信技术的发展十分迅速,在通信领域已经起到了举足轻重的作用,发展前景十分广阔。
光纤通信系统的组成图：简化的光纤通信系统模型,由图中可以看出一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆组成。电发射机输出的调制信号送入光发射机,光发射机主要有驱动电路和光源,其作用是用电发射机输入的电信号对光源进行调制,使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤，由光纤构成的光缆实现光信号的传输。光接收机主要有光电检测器和放大电路,当光信号通过光纤到达光接收机时,光电检测器把光信号转换为相应的电信号,经过放大和信号处理后进入电接收机。在远距离光纤通信系统中,为了补偿光纤的损耗并消除信号失真与噪声的影响,光缆经过一定距离须加装光中继器。光中继器有两种结构形式:一种是光电光中继器,由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成,其作用是将光信号变成电信号,经放大和再生,然后再变换成光信号送入下一段光纤中传输;另一种是用光纤放大器实现在线光信号放大实际的光纤通信系统远比上述模型复杂。
根据不同的需要,光纤通信系统还包括各种无源光器件。光波分复用系统还包括波分复用器/解复用器等。利用光进行通信并不是一个新概念,我国古代使用的烽火台就是大气光通信的例子。那时候,大部分文明社会已经使用烟火信号传递单个的信息,后来的旗语、灯光甚至交通红绿灯等均可划入光通信的范畴,但可惜它们所能传递的距离和信息量都十分有限。近代光通信的雏形可追溯到1880年Bl)明的光电话,他用阳光作为光源、硒晶体作为光接收检测器件,通过200m的大气空间成功地传送了语音信号。虽然在以后的几十年中,科技工作者对Be的光电话具有浓厚的兴趣,但由于缺乏合适的光源及光在大气中传输的严重衰减性,这种大气通信光电话未能像其他电通信方式那样得到发展。
19世纪30年代电报的出现用电取代了光,开始了电信时代。1876年电话的发明引起了通信技术本质的变化,电信号通过连续变化电流的模拟方式传送,这种模拟电通信技术支配了通信系统达100年之久。20世纪电话网的发展导致了电通信系统的许多改进,用同轴电缆代替了双绞线大大提高了通信容量,代同轴电缆在1940年投入使用。由于需要传送的信息数量急剧增长,对通信的带宽提出了更高的要求,需要使载波频率进一步提高才能满足要求。但是当频率超过10MHz,使用同轴电缆的传统方式通信损耗较大,这种限制导致了微波通信系统的发展。在微波通信系统中,利用1~10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波通信系统于1948年投入运营,从此以后,微波通信系统得到了较大的发展。