光電子デバイスレポート

2ME 110109 菅埜 諒介

1. 発光素子である発光ダイオード、レーザー（気体、半導体レーザー）について特徴を

述べよ

種類 例 特徴

気体レーザ

He-Ne レーザ

アルゴンレーザ

CO2 レーザ

連続発振（パルス発振のものもある）

波長範囲が広い

固体レーザ

ルビーレーザ

YAG レーザ

ジャイアントパルス・出力が大きい

半導体レーザ

ホモ接合

ヘテロ接合

ダブルヘテロ接合

小型・高効率・長寿命・安価

LED

GaAs

GaP

小型・長寿命。コヒーレンス性なし

2. 受光素子について講義で扱った素子の原理および用途を述べよ

名前 原理 原理の説明 用途

光電管

光電子増倍管

外部光電

効果

真空管内部の金属に光エネ

ルギーが加わることで真空

中に光電子が飛び出すこと

浜松ホトニクスが製造

カミオカンデでニュートリ

ノが発生する、チェレンコ

を利用したもの フ光を検出した

PN フォトダイオ

ード

PIN フォトダイオ

ード

光起電力

効果

価電子帯にある電子が光に

よって伝導帯へ励起され光

電子となり、流れることで光

電流となる

安価、小型

高速応答性を利用して、リ

モコンの受光部や光通信の

受光部に用いられる

アバランシェ フ

ォトダイオード

雪崩降伏 光電子が次々にほかの電子

を巻き込んでいく

PIN ダイオードより高感度

が求められる用途

CdS

硫化カドミウム

内部光電

効果

光電子の増加によって電気

的抵抗が減尐する

安価な明るさセンサなど

3. 発光ダイオードは順バイアス、フォトダイオードは逆バイアスである理由

図 逆バイアス時のエネルギーバンド

光電効果によって生じる光電流は微尐であるため、順バイアス時の電流に埋もれること

でセンサーとして機能しない。

しかし、逆バイアスをかけると PN 接合間に生じる空乏層の幅が広くなり電界の大きさが

大きくなる（電位差が大きくなる）。それにより、電子が加速されるため高速応答性もよく

なるため。

4. LED 市場が急速に伸びている理由、今後が期待される光電子デバイス

青色 LED により光の三原色を表現できたことにより大型のディスプレイや、合成白色を

作り出せるようになった。また LED を高効率で起動できるドライバも多く作られるように

なった。

今後は液晶に代わる、“有機 EL”の登場によりバックライト不要のモニターとして低消

費電力のモバイル機器に利用されるようになった。さらに、面発光できることから、次の

照明として期待されている。