Photoelectric element - opto-electronic element

An element that combines the behavior of light and electrons. It is a general term for solid-state electronic elements that directly handle light in optoelectronics, but can also include electron tubes such as phototubes and camera tubes, and solar cells.

Photoelectric elements include light-emitting elements that convert electrical signals into optical signals, and light-receiving elements that convert optical signals into electrical signals. There are two types of light-emitting elements: semiconductor lasers and light-emitting diodes. Semiconductor lasers with a short wavelength band of 0.75 to 0.9 microns are made of gallium aluminum arsenide (GaAlAs) compound semiconductors and are used in many optical communication systems. Long wavelength band lasers for long distance optical communication with a wavelength of 1 to 1.6 microns are realized by gallium indium arsenide phosphide (GaInAsP) and have been developed with a room temperature operating life of 1 million hours and 2 gigahertz or more. Red and short wavelength lasers in particular are used in video discs, laser printers, bar code readers, etc. and have a wide range of applications for consumer use. In addition, lasers with shorter wavelengths have been developed in orange, yellow, green (0.47 microns), blue, and purple.

Light-emitting diodes include those that emit green, yellow, and red light, as well as long-wavelength diodes for optical communications that are made from indium gallium arsenide phosphide.

Photodetectors include silicon avalanche photodiodes, silicon photodiodes, and phototransistors for short wavelengths, and germanium photodiodes and germanium avalanche photodiodes for long wavelengths. Indium gallium arsenide phosphide-based devices have been developed for the 1.55-1.7 micron band. Silicon charge-coupled devices (CCDs) and MOS imagers have been put to practical use as image detectors. Indium arsenide antimony (InAsSb) is used at a low temperature of 77K (absolute temperature) for the 3-5 micron band for space exploration and measurement, and gallium-containing silicon is used at an extremely low temperature of 25K for the 8-12 micron band.

[Michinori Iwata]

"Electronic Displays" edited and written by Shoichi Matsumoto (1995, Ohmsha) ▽ "Optical Functional Elements" by Masatomo Fujimoto and Osamu Mikami (1995, Sangyo Tosho) ▽ "Semiconductor Photonics Engineering" edited and written by Haruhiko Tsuchiya and Osamu Mikami (1995, Coronasha)"

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

光と電子のふるまいを結合させる素子。光エレクトロニクスで直接光を取り扱う固体電子素子の総称であるが、光電管、撮像管などの電子管や太陽電池を含める場合もある。

　光電素子には、電気信号を光信号に変換する発光素子と、光信号を電気信号に変換する受光素子がある。発光素子は半導体レーザーと発光ダイオードの二つである。半導体レーザーは、光波長0.75～0.9ミクロンの短波長帯のものがガリウム・アルミニウム・ヒ素（GaAlAs）系の化合物半導体でつくられ、多くの光通信システムで使用されている。長距離光通信用の長波長帯1～1.6ミクロンのものは、ガリウム・インジウム・ヒ素・リン（GaInAsP）系で実現され、室温動作寿命100万時間、2ギガヘルツ以上のものが開発されている。とくに赤と短波長帯のものは、ビデオディスク、レーザープリンター、バーコードリーダーなどに使用され、民生用として応用範囲は広い。さらに、橙(だいだい)、黄、緑（0.47ミクロン）さらには青、紫と波長の短いものが開発されてきている。

　発光ダイオードでは、緑、黄、赤光のほか、光通信用の長波長帯のものがインジウム・ガリウム・ヒ素・リン系でつくられている。

　受光素子には、短波長帯で用いられるシリコン・アバランシェ光ダイオードやシリコン光ダイオード、ホトトランジスタ、長波長帯で用いられるゲルマニウム光ダイオード、ゲルマニウム・アバランシェ光ダイオードがある。1.55～1.7ミクロン帯にはインジウム・ガリウム・ヒ素・リン系のものが開発されている。画像用の受光素子では、シリコンの電荷結合素子（CCD）やMOSイメージャーが実用化されている。宇宙探査・計測用の3～5ミクロン帯にはインジウム・ヒ素・アンチモン（InAsSb）を77K（絶対温度）の低温で用い、8～12ミクロン帯ではガリウムを含有したシリコンを、極低温の25Kで使用している。

［岩田倫典］

『松本正一編・著『電子ディスプレイ』（1995・オーム社）』▽『藤本正友・三上修著『光機能素子』（1995・産業図書）』▽『池上徹彦監修、土屋治彦・三上修編・著『半導体フォトニクス工学』（1995・コロナ社）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例