光电探测器与 LED 概述

发光与探测是光电系统的两端。本篇给出本科课程里最常出现的器件图像与指标，属于概述 + 基础，不展开工艺细节。

LED：把电能变成光

发光二极管本质是正向偏置的 pn 结（或更复杂的异质结 / 量子阱结构）。注入的电子与空穴复合，一部分以光子形式放出。

入门时应抓住：

• 波长 / 颜色：大致由材料带隙与有源区设计决定。
• 效率：电光转换效率、外量子效率等；封装与取光也很关键。
• 调制：LED 可调制，但高速场景通常更看激光器与专用结构。

显示、照明、指示与部分短距离通信都会用到 LED。激光二极管（LD）则在阈值、方向性与高速调制上更强，后续可单独成文。

光电探测器：把光变成电信号

常见入门器件：

类型	直觉	典型用途印象
光电导	光照改变电阻	简单传感
光电二极管（PN / PIN）	光生载流子形成电流	通信接收、测量
APD	雪崩增益放大	弱光、长距离接收
光电倍增管等	极高增益	科研弱光测量

对 PIN 光电二极管，本征区（I）加厚有助于吸收更多光子并降低结电容，是光通信接收端的常客。

几个必须认识的指标

读数据手册或教材时，优先认这些词：

• 响应度 (R)（A/W）：单位光功率产生的光电流。
• 量子效率：入射光子转化为有效电子—空穴对的比例。
• 暗电流：无光照时的电流，影响弱光测量。
• 带宽 / 响应时间：系统能跟得多快。
• 噪声：决定最小可探测功率（如 NEP 相关讨论）。

不要孤立背定义，把它们放回系统：光源功率、链路损耗、接收灵敏度共同决定能否通信或测量。

光源—信道—探测器

任何光电链路都可先画成三块：

1. 光源（LED / LD / 其他）
2. 传输或传感介质（自由空间、光纤、样品）
3. 探测器与后端电路

课程实验里的“测 VI 曲线、测光谱、测响应度”，其实都在给这三块填数。

下一步

• 理论：补激光器阈值条件与模式的基础。
• 实验：做一次 LED / 光电二极管的伏安与光电特性测量，并完整记录条件。