利用半導(dǎo)體光-電子（或電-光子）轉(zhuǎn)換效應(yīng)制成的各種功能器件稱為半導(dǎo)體光電子器件，半導(dǎo)體光電子器件有多種形式，這里僅介紹利用光電導(dǎo)效應(yīng)與光生伏特效應(yīng)制作的器件。

某些半導(dǎo)體材料在光照射時，透到材料內(nèi)部的光子能量足夠大，一些電子吸收光子的能量，從原來的束縛態(tài)變成導(dǎo)電的自由態(tài)，這時在外電場的作用下，流過半導(dǎo)體的電流會增大，即半導(dǎo)體的電導(dǎo)會增大，這種現(xiàn)象叫光電導(dǎo)效應(yīng)。

光敏電阻就是具有光電導(dǎo)效應(yīng)的電阻器件，該器件的電阻隨光照加強(qiáng)而減小，圖1就是光敏電阻器件結(jié)構(gòu)圖。上圖是光敏電阻芯片的俯視圖，下圖是芯片的剖面圖，為看清楚，圖中半導(dǎo)體光敏層與金屬電極層加厚許多倍。

用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體物質(zhì),在陶瓷或玻璃基板上均勻地敷上一層薄的半導(dǎo)體物質(zhì)，作為半導(dǎo)體光敏層。在光敏層上面有兩個金屬電極，電極是蒸鍍的金或其他金屬薄膜，電極呈梳狀，梳齒交錯排列，兩梳齒極間有間隙，露出光敏層，彎曲的間隙加長了兩電極的寬度，以提高靈敏度，兩電極連接兩根金屬引出線（引腳）。為了防止周圍介質(zhì)的影響，在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層透明膜，膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大，并起到防潮等保護(hù)作用，金屬薄膜電極通過引出線接入電路。

圖2是光敏電阻器件芯片與外觀圖，左圖是光敏電阻管芯的結(jié)構(gòu)圖，右圖是封裝好的光敏電阻。

圖4是光敏電阻的一個應(yīng)用電路圖，當(dāng)環(huán)境光亮度下降時，該電路可啟動繼電器接通照明電路。由RP、RL組成的分壓電路與R1、R2組成的分壓電路輸入運算放大器A進(jìn)行比較，當(dāng)環(huán)境光亮度下降到設(shè)定值時，光敏電阻RL阻值上升，分壓點電壓高于R2上的電壓，放大器A輸出低電位，三極管Q導(dǎo)通，繼電器K的常開觸點閉合，照明燈點亮。調(diào)整可變電阻RP可改變設(shè)定值。

某些由PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體材料在無光照時，半導(dǎo)體PN結(jié)內(nèi)部存在自有電場。當(dāng)光照射在PN結(jié)及其附近時，在能量足夠大的光子作用下，在結(jié)區(qū)及其附近會產(chǎn)生少數(shù)載流子（電子與空穴對）。載流子在結(jié)區(qū)外時，靠擴(kuò)散進(jìn)入結(jié)區(qū)；在結(jié)區(qū)中時，則因電場E的作用，電子漂移到N區(qū)，空穴漂移到P區(qū)。結(jié)果使N區(qū)帶負(fù)電荷，P區(qū)帶正電荷，產(chǎn)生附加電動勢，此電動勢稱為光生電動勢，此現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。更多有關(guān)內(nèi)容參見“光伏電池原理”課件，在此不再介紹。

在本課件介紹的是采用光生伏特效應(yīng)制造的光電子器件，圖5是根據(jù)不同用途制造的不同外形、不同安裝方式的光伏電池，這些光電子器件不是用來發(fā)電的，僅是作為對光的檢測元件使用，通常稱它們?yōu)楣怆姸O管或光敏二極管。圖6左邊上方是光電二極管的圖形符號，僅用在檢測或控制電路中；圖6左邊下方是光伏電池的符號，表示太陽電池或太陽電池組件，也可用在檢測或控制電路中。

圖5--多種規(guī)格的光電二極管（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

在太陽能設(shè)備跟蹤系統(tǒng)中常用4象限光電池對太陽方位進(jìn)行檢測，圖7是不同外形與規(guī)格的4象限光電池。

4象限光電池一般是圓形光伏電池片構(gòu)成，圓形光伏電池片被分割成4個獨立的扇形，圖8左圖是電池片結(jié)構(gòu)，D1、D2、D3、D4是4個獨立的光電池。圖8右圖是4個電池片用4個運算放大器分別進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換的電路示意圖。

有一些4象限光電池器件附帶放大器，把4個電池片的電流分別轉(zhuǎn)換成電壓輸出，使用非常方便。圖9就是這種4象限光電池器件的照片，稱為4象限帶前放探測器。