光學半導體元件解析

光半導體裝置中的「光」

我們先來探討光這個光學半導體元件中的關鍵元素。就像電視和智慧型手機中使用的無線電波或醫療環境中使用的X光一樣，光也是一種電磁波。光與無線電波的差異在於它們的波長。詳細資訊請參考下方的圖表。

光學半導體裝置中的「半導體」

接下來，我們來討論光學半導體元件的另一個關鍵元素：半導體。半導體的特性介於導體與絕緣體之間。導體包括像是金、銀、銅和鐵等金屬，而絕緣體則包含橡膠、玻璃、陶瓷、塑膠和油等材料。

另一方面，半導體包括矽和鍺，以及複合半導體材料，例如砷化鎵、磷化鎵、氮化鎵和磷化銦。在這些材料中，矽是使用最廣泛的，作為現代社會基礎的電晶體和積體電路（IC）材料。

光學半導體裝置中的「裝置」

「裝置」這個詞是指能達到某些特定目的的設備。以光半導體裝置為例，其主要功能是在電能及光能之間自由轉換。這種轉換功能被整合到結構精密的元件中。這些元件可以將電流轉換為光，或者相反地，將光轉換為電流。這類裝置的存在已經大幅改變了我們的生活，並催生了許多便利的技術，包括以下幾種：

一種將電流轉換為光的光學半導體（發光元件）

光學半導體（光接收元件），將光轉換為電流

什麼是光學半導體？

那麼，什麼是光學半導體呢？顧名思義，光學半導體結合了光與半導體的特性。具體來說，它們可以分為兩種類型：將電流轉換為光的發光元件和半導體雷射，以及將光轉換為電流的受光元件。光電轉換的波長會根據光學半導體的材料而有所不同。

半導體可以由單一元素組成，例如矽（Si）或鍺（Ge），由多種元素組成的則稱為化合物半導體。由於其獨特的特性，化合物半導體被應用於各種領域。

化合物半導體的特性與用途

單元素半導體如矽和鍺的發光效率較低，主要為受光用。相反，化合物半導體具有高發光效率，常用於LED和半導體雷射。此外，由於其高速運作的能力，也被用於光通訊中的受光元件。

從元素週期表中觀察到的化合物半導體的組合

光學半導體技術的擴展

光半導體技術對我們生活的各個方面產生了重大影響，例如電視和空調的遙控器使用紅外線來傳輸和接收資訊。此外像CD和DVD這樣的光學媒體，也是利用光來寫入和讀取儲存的資訊。

產品

光學半導體裝置的發展在照明領域中也可見。眾所周知，傳統的白熾燈和螢光燈正逐漸被LED取代。LED結合了高發光效率與長壽命，提供了節能與成本效益。這種LED化的轉變也已擴展到手電筒和車用頭燈等領域。採用LED的交通信號燈進一步提升了可見性，同時降低了能源消耗。而這些LED本身也是一種光學半導體裝置。

光學半導體裝置的演進與廣泛採用正使我們的生活更加便利。若需了解更多有關光學半導體裝置所使用技術的特點與應用，請聯繫Dexerials。