光電檢測技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用半導(dǎo)體光電檢測器件實(shí)際應(yīng)用

1、光電檢測技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用半導(dǎo)體光電檢測器件實(shí)際應(yīng)用1、光的基本性質(zhì)2、輻射/光度量的最基本單位3、光電發(fā)射定律和光電子的發(fā)射過程4、光電效應(yīng)5、光熱效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)光生伏特效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)： 物質(zhì)吸收光子能量后產(chǎn)生本征吸收或雜質(zhì)吸收，從物質(zhì)吸收光子能量后產(chǎn)生本征吸收或雜質(zhì)吸收，從而改變物質(zhì)電導(dǎo)率的現(xiàn)象。而改變物質(zhì)電導(dǎo)率的現(xiàn)象。光電導(dǎo)器件（光敏電阻）：光電導(dǎo)器件（光敏電阻）： 利用光電導(dǎo)效應(yīng)，制成電導(dǎo)率隨入射光輻射量變化利用光電導(dǎo)效應(yīng)，制成電導(dǎo)率隨入射光輻射量變化而變化的器件。而變化的器件。光敏電阻特點(diǎn)：光敏電阻特點(diǎn)： 體積小、堅(jiān)固耐用、價(jià)格低廉、光譜響應(yīng)范圍寬。體積小、堅(jiān)固耐用、價(jià)格低廉

2、、光譜響應(yīng)范圍寬。中國是光敏電阻生產(chǎn)大國一、光敏電阻 本征半導(dǎo)體光敏電阻：可見光波段雜質(zhì)半導(dǎo)體光敏電阻：紅外、遠(yuǎn)紅外波段書P23，中間一段。光敏電阻是純電阻器件：光敏電阻是純電阻器件： 沒有極性，可加直流電壓、交流電壓。沒有極性，可加直流電壓、交流電壓。 光敏電阻的光電流與光照度之間的關(guān)系。 光電特性整體呈非線性，這是光敏電阻的缺點(diǎn)之一。2 光敏電阻特性參數(shù) 在一定照度下，光敏電阻兩在一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與流過光敏電阻端所加的電壓與流過光敏電阻的電流之間的關(guān)系。的電流之間的關(guān)系。 光敏電阻符合歐姆定律。光敏電阻符合歐姆定律。 伏安特性近似直線，而且沒伏安特性近似直線，而且沒有飽和

3、現(xiàn)象。有飽和現(xiàn)象。 受耗散功率的限制，在使用受耗散功率的限制，在使用時(shí)，光敏電阻兩端的電壓不能時(shí)，光敏電阻兩端的電壓不能超過最高工作電壓，圖中虛線超過最高工作電壓，圖中虛線為允許功耗曲線。為允許功耗曲線。2.2. 伏安特性2 光敏電阻特性參數(shù)頻率特性曲線：頻率特性曲線： 相對靈敏度相對靈敏度KrKr與光強(qiáng)變化頻率與光強(qiáng)變化頻率f f之之間的關(guān)系；間的關(guān)系； 多數(shù)光敏電阻的時(shí)延都較大，因此不能用在要求快速響應(yīng)的場合。2 光敏電阻特性參數(shù) 光敏電阻的相對靈敏度與入射波光敏電阻的相對靈敏度與入射波長的關(guān)系。長的關(guān)系。 硫化鎘的峰值在可見光區(qū)域硫化鎘的峰值在可見光區(qū)域 硫化鉈的峰值在紅外區(qū)域硫化鉈的峰

4、值在紅外區(qū)域 選用光敏電阻時(shí)應(yīng)當(dāng)把元件和光選用光敏電阻時(shí)應(yīng)當(dāng)把元件和光源的種類結(jié)合起來考慮源的種類結(jié)合起來考慮 。 是指光電器件的輸出與入射光波長（或頻率）的關(guān)系。2.4. 光譜特性2 光敏電阻特性參數(shù)光敏電阻受溫度影響較大：光敏電阻受溫度影響較大： 當(dāng)溫度升高時(shí)，它的暗電阻會(huì)當(dāng)溫度升高時(shí)，它的暗電阻會(huì)下降。下降。溫度變化對光譜特性有很大影響：溫度變化對光譜特性有很大影響： 光譜溫度特性曲線的峰值隨著光譜溫度特性曲線的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動(dòng)。溫度上升向波長短的方向移動(dòng)。 為了提高精度、為了能接受遠(yuǎn)為了提高精度、為了能接受遠(yuǎn)紅外光而采取降溫措施。紅外光而采取降溫措施。2 光敏電阻特性

5、參數(shù)光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象：光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象： 光電流的變化對于光的變化，在時(shí)間上有一個(gè)滯后。光電流的變化對于光的變化，在時(shí)間上有一個(gè)滯后。2.6. 時(shí)間和頻率響應(yīng)：慣性大，頻響低 光敏電阻的響應(yīng)時(shí)間除了與元件的材料有關(guān)外，還與光照的強(qiáng)弱有關(guān)，光照越強(qiáng)，響應(yīng)時(shí)間越短。2 光敏電阻特性參數(shù) 初制成的光敏電阻，由于內(nèi)部組織的不穩(wěn)定性等初制成的光敏電阻，由于內(nèi)部組織的不穩(wěn)定性等原因，光電特性不穩(wěn)定。原因，光電特性不穩(wěn)定。 當(dāng)受到光照和外接負(fù)載后。其靈敏度有明顯下降。當(dāng)受到光照和外接負(fù)載后。其靈敏度有明顯下降。在人為地加溫、光照和加負(fù)載情況下，經(jīng)過一、二星在人為地加溫、光照和加負(fù)載情況下，經(jīng)過一、二星期的老

6、化，光電性能趨向穩(wěn)定后就基本上不變了。期的老化，光電性能趨向穩(wěn)定后就基本上不變了。2.7. 穩(wěn)定性2 光敏電阻特性參數(shù) 利用光敏電阻控制的路燈自動(dòng)控制電路。 該電路由兩部分組成，電阻R 、電容C 和二極管D 組成半波整流電路。CdS光敏電阻和開關(guān)J組成光控繼電器。 路燈接在繼電器常閉觸點(diǎn)上，由光控繼電器控制燈的點(diǎn)燃和熄滅。 采用光敏電阻控制的路燈自動(dòng)控制電路3 光敏電阻的應(yīng)用晚上光線很暗，CdS 光敏電阻阻值很大，流過J的電流很小，使繼電器J不動(dòng)作，路燈接通電源點(diǎn)亮。 早上，天漸漸變亮，即照度逐漸增大，CdS光敏電阻受光照后，阻值變小，流過J的電流逐漸增大，當(dāng)照度達(dá)到一定值時(shí)，流過繼電器的電流

7、足以使J動(dòng)作，使其閉合，其常閉觸點(diǎn)斷開，路燈熄滅。 采用光敏電阻控制的路燈自動(dòng)控制電路3 光敏電阻的應(yīng)用夜間汽車的自動(dòng)開門：夜間汽車的自動(dòng)開門： 把光敏電阻裝在大門上，汽車燈光把光敏電阻裝在大門上，汽車燈光能照到的地方，把帶動(dòng)大門的電動(dòng)機(jī)能照到的地方，把帶動(dòng)大門的電動(dòng)機(jī)接在干簧管的電路中，那么夜間汽車接在干簧管的電路中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時(shí)，開到大門前，燈光照射光敏電阻時(shí)，干簧繼電器接通電動(dòng)機(jī)電路，電動(dòng)機(jī)干簧繼電器接通電動(dòng)機(jī)電路，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)大門打開。帶動(dòng)大門打開。 干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)。3 光敏電阻的應(yīng)用窗簾自動(dòng)拉開窗簾自動(dòng)拉開 把光敏電阻

8、作為晶體管的偏流電阻。這樣當(dāng)有光照時(shí)把光敏電阻作為晶體管的偏流電阻。這樣當(dāng)有光照時(shí)晶體管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器接通電動(dòng)機(jī)，將窗簾打開。晶體管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器接通電動(dòng)機(jī)，將窗簾打開。3 光敏電阻的應(yīng)用光生伏特器件： 是利用光生伏特效應(yīng)制造的光電敏感器。光生伏特器件與光電導(dǎo)器件的對比：光生伏特器件與光電導(dǎo)器件的對比： 光生伏特器件是少數(shù)載流子導(dǎo)電，暗電流小噪聲低、光生伏特器件是少數(shù)載流子導(dǎo)電，暗電流小噪聲低、響應(yīng)速度快、受溫度影響小。響應(yīng)速度快、受溫度影響小。 光電導(dǎo)器件是多數(shù)載流子導(dǎo)電，光譜響應(yīng)范圍光電導(dǎo)器件是多數(shù)載流子導(dǎo)電，光譜響應(yīng)范圍 寬、能夠檢查微弱輻射。寬、能夠檢查微弱輻射。光生伏特效應(yīng)的材料

9、： 硅、鍺、砷化鎵書P28，下面一段文字PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)： PN結(jié)內(nèi)部存在一個(gè)電場，吸收光產(chǎn)生的電子空穴對被電場分離，兩端形成電勢差。PN結(jié)光電器件和普通二極管PN結(jié)差別： 在不加光照時(shí)，它們的特性很相似。 在結(jié)構(gòu)上有明顯的區(qū)別：普通二極管PN結(jié)被遮蔽起來，不受光照射；結(jié)型光電器件必須受光照射。二、 光生伏特器件光電池： 是將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的PN結(jié)光電器件。 大面積的薄片PN結(jié)。 不需要外加偏置電壓（這一點(diǎn)要注意，后續(xù)講的光電二極管多數(shù)情況是加反向電壓工作）。太陽能光電池：電源，轉(zhuǎn)換效率高、成本低測量光電池：光電檢測，傳感性能指標(biāo)硒光電池（很少用）： 穩(wěn)定性差、轉(zhuǎn)換效率低、壽命短、可見

10、光硅光電池： 應(yīng)用最廣、成本低、有發(fā)展前途、可見光+紅外光、用于野外燈塔、無人氣象站、微波站砷化鎵光電池： 紫外+可見光，耐受宇宙射線的輻射，用于宇宙飛船、衛(wèi)星、太空探測器，轉(zhuǎn)換效率最高鍺光電池： 近紅外區(qū)結(jié)構(gòu)： 在N型硅片上擴(kuò)散P型雜質(zhì)，形成PN結(jié)； 大面積的薄片PN結(jié)NPEa )結(jié)構(gòu)示意圖b)圖形符號(hào)l光照射光照射P區(qū)表面時(shí)，區(qū)表面時(shí)，P區(qū)內(nèi)每吸收一個(gè)光子便產(chǎn)生一個(gè)區(qū)內(nèi)每吸收一個(gè)光子便產(chǎn)生一個(gè)電子電子-空穴對，空穴對，P區(qū)表面吸收的光子最多，激發(fā)的電子區(qū)表面吸收的光子最多，激發(fā)的電子-空穴最多，越向內(nèi)部越少。空穴最多，越向內(nèi)部越少。l電子電子-空穴濃度差形成從表面向體內(nèi)擴(kuò)散的自然趨勢。空穴

11、濃度差形成從表面向體內(nèi)擴(kuò)散的自然趨勢。PN結(jié)內(nèi)電場使擴(kuò)散的電子結(jié)內(nèi)電場使擴(kuò)散的電子-空穴對分離，光生電子被推空穴對分離，光生電子被推向向N區(qū)，光生空穴被留在區(qū)，光生空穴被留在P區(qū)。區(qū)。lN區(qū)帶負(fù)電，區(qū)帶負(fù)電，P區(qū)帶正電，形成光生電動(dòng)勢。區(qū)帶正電，形成光生電動(dòng)勢。工作原理：I光光電池的工作原理示意圖 P N(1)光照特性： 開路電壓曲線： 光生電動(dòng)勢與照度之間的特性曲線。 短路電流曲線： 光電流與照度之間的特性曲線。1.2. 光電池的特性參數(shù)L/klx L/klx543210246810開路電壓Uoc/V 012345Uoc/VIsc/mAIsc/mA(a) 硅光電池(b) 硒光電池開路電壓短路

12、電流短路電流當(dāng)照度為2000lx時(shí)趨向飽和1.2. 光電池的特性參數(shù)光電池在不同照度下，其內(nèi)阻也不同。02468100.10.20.30.40.5I/mAL/klx 50 10010005000RL=0硒光電池在不同負(fù)載電阻時(shí)的光照特性 負(fù)載電阻RL越小，光電流與強(qiáng)度的線性關(guān)系越好，且線性范圍越寬。1.2. 光電池的特性參數(shù)204060801000.40.60.81.01.20.2I/ %12/m(2)光譜特性 光電池的光譜特性決定于材料。1硒光電池2硅光電池 硒光電池在可見光譜范圍內(nèi)有較高的靈敏度，峰值波長在540nm附近，適宜測可見光。 硅光電池應(yīng)用的范圍400nm1100nm，峰值波長在

13、850nm附近，因此硅光電池可以在很寬的范圍內(nèi)應(yīng)用。1.2. 光電池的特性參數(shù)(3)頻率特性 是指輸出電流隨調(diào)制光頻率變化的關(guān)系。 光電池PN結(jié)面積較大，極間電容大，故頻率特性較差。204060801000I/ %1234512f/ kHz1硒光電池2硅光電池硅光電池較高的頻率響應(yīng)硒光電池較差的頻率響應(yīng)光電池常用調(diào)制光輸入1.2. 光電池的特性參數(shù)（4）溫度特性（通常的測試指標(biāo)在室溫下進(jìn)行） 是指開路電壓和短路電流隨溫度變化的關(guān)系。2004060904060UOC/ mVT/ CISCUOCISC/ A600400200UOC開路電壓ISC 短路電流硅光電池在1000lx照度下的溫度特性曲線

14、溫度影響光電池的溫度漂移 作為測量元件時(shí)，最好保持溫度恒定，或采取補(bǔ)償措施。1.2. 光電池的特性參數(shù)兩種典型應(yīng)用（1）光伏器件太陽能電池。 探索新能源、美開普勒號(hào)（類地行星、生命跡象） 目前太陽能電池成本不能與常規(guī)能源競爭 成本會(huì)逐漸下降 電源：硅光電池組+鎳鎘蓄電池（2）光電轉(zhuǎn)換器件 靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短、特殊制造工藝 用于光電檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)中1.3. 光電池的應(yīng)用三、 光敏二極管和光敏三極管2CU系列：N-Si襯底、兩條引線2DU系列：P-Si襯底、三條引線光電二極管1.光敏二極管 一個(gè)結(jié)面積小的PN結(jié)（光電池的結(jié)面積大） 頻率特性特好 有硅、鍺、砷化鎵、銻化銦光電二極管等多種。 在

15、電路中處于反向工作狀態(tài)光電池與光電二極管：書P35，上面一段文字PN光光敏二極管符號(hào)RL光PN光敏二極管接線 1.光敏二極管 沒有光照射時(shí)（如同普通二極管反向）： 反向電阻很大，反向電流很小，光敏二極管為截止?fàn)顟B(tài)； 只有少數(shù)載流子在反向偏壓的作用下，渡越阻擋層形成微小的反向電流，即暗電流； 受光照射時(shí)： PN結(jié)吸收光子能量，產(chǎn)生電子-空穴對，使P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加； 在外加反向偏壓和內(nèi)電場的作用下， P區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入N區(qū)， N區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入P區(qū)，使通過PN結(jié)的反向電流大為增加，形成光電流。1.1.光敏二極管的工作原理 光敏二極管的光照特性（光電流 I與

16、照度）呈線性關(guān)系，適合檢測。PIN管結(jié)光電二極管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對）很厚的本征半導(dǎo)體I。 P-Si N-Si I-SiPIN管結(jié)構(gòu)示意圖1.1.光敏二極管的工作原理特點(diǎn)： 頻帶寬，可達(dá)10GHz： PN結(jié)的內(nèi)電場就基本上全集中于 I 層中，從而使PN結(jié)雙電層的間距加寬，結(jié)電容變小，頻帶變寬。 承受高反向電壓： I層很厚，在反偏壓下可承受較高的反向電壓，線性輸出范圍寬。 輸出電流小： I層電阻很大，管子的輸出電流小。 1.1.光敏二極管的工作原理雪崩光電二極管(APD) 是利用PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)的二極管。二極管反向擊穿： 可能造成PN結(jié)永久性損

17、壞，不同型號(hào)二極管的反向擊穿電壓差別很大，從幾十伏到幾千伏，包括齊納擊穿、雪崩擊穿。 齊納擊穿指在高摻雜濃度的情況下，因勢壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大時(shí)，破壞了勢壘區(qū)內(nèi)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛，產(chǎn)生電子-空穴對，致使電流急劇增大 。 雪崩擊穿指反向電壓較大時(shí)，外加電場使電子漂移速度加快，從而與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞，把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵，產(chǎn)生新的電子-空穴對。新產(chǎn)生的電子-空穴被電場加速后又撞出其它價(jià)電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加。特點(diǎn)： 工作電壓很高： 約100200V，接近于反向擊穿電壓； 雪崩效應(yīng)： 結(jié)區(qū)內(nèi)電場極強(qiáng)，光生電子得到極大的加速，與晶格碰撞產(chǎn)生電離雪崩反應(yīng)，內(nèi)

18、增益很高，電流增益可達(dá)102 106 響應(yīng)速度特別快： 帶寬可達(dá)100GHz，是目前響應(yīng)速度最快的光電二極管。 噪聲大 在光通信中應(yīng)用前景廣闊 雪崩光電二極管(APD)（1 1）光譜特性）光譜特性 在入射度一定時(shí)，輸出的光電流（或相對靈敏度）隨光在入射度一定時(shí)，輸出的光電流（或相對靈敏度）隨光波波長的變化而變化。波波長的變化而變化。 一種光敏二極管只對一定波長的入射光敏感。一種光敏二極管只對一定波長的入射光敏感。 在較低反向電壓下，光電流隨反向偏壓的變化較為明顯。 1.2.光敏二極管的基本特性1.2.光敏二極管的基本特性 溫度變化對光敏二極管輸出電流影響較小,但對暗電流的影響卻十分顯著.1.2

19、.光敏二極管的基本特性 將光敏二極管以線列或面陣形式集合在一起，用來同將光敏二極管以線列或面陣形式集合在一起，用來同時(shí)探測多個(gè)不同光信息，并將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的時(shí)探測多個(gè)不同光信息，并將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。器件。類型： 有兩種：PNP型和NPN型。結(jié)構(gòu)： 與一般三極管很相似，具有電流增益； 基極不接引線；PPNNNPebbcRLEec2.光敏三極管原理： 常態(tài)： 集電極加正電壓，基極開路，集電極處于反向偏置狀態(tài)。 光照時(shí)： 光線照射在集電結(jié)的基區(qū)時(shí)，產(chǎn)生電子-空穴對，在內(nèi)電場的作用下，光生電子被拉到集電極，基區(qū)留下空穴，使基極與發(fā)射極間的電壓升高，這樣便有大量的電子流向集電極，形成

20、輸出電流，集電極電流為光電流的倍。 2.1.光敏三極管的工作原理最佳靈敏度的波長 （1）光譜特性相對靈敏度/%硅鍺入射光/4000800012000 1600010080604020 02.2.光敏三極管的主要特性當(dāng)入射光波長增加時(shí)： 相對靈敏度下降。因?yàn)楣庾幽芰刻?，不足以激發(fā)電子空穴對。當(dāng)入射光波長縮短時(shí)： 相對靈敏度也下降，是由于光子在半導(dǎo)體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的電子空穴對不能到達(dá)PN結(jié)，因而使相對靈敏度下降。相對靈敏度/%硅鍺入射光/40008000120001600010080604020 02.2.光敏三極管的主要特性相對靈敏度/%硅鍺入射光/4000800012000

21、 1600010080604020 0硅的峰值波長為9000；鍺的峰值波長為15000； 由于鍺管的暗電流比硅管大，因此鍺管的性能較差； 在可見光或探測赤熱狀態(tài)物體時(shí)，一般選用硅管； 對紅外線進(jìn)行探測時(shí)，則采用鍺管較合適。2.2.光敏三極管的主要特性0500lx1000lx1500lx2000lx2500lxI/mA24620406080光敏晶體管的伏安特性（2）伏安特性 光敏三極管在不同照度下的伏安特性，就像一般晶體管在不同基極電流時(shí)的輸出特性一樣。將入射光產(chǎn)生的光電流看作基極電流，就可將光敏三極管看作一般的晶體管。 光敏三極管把光信號(hào)變成電信號(hào)，且輸出的電信號(hào)較大。U/V2.2.光敏三極管

22、的主要特性光敏晶體管的光照特性（3）光照特性 是輸出電流 I 和照度之間的關(guān)系； 光電三極管的線性度比光電二極管要差； 光電流和靈敏度比光電二極管大幾十倍； 在弱光時(shí)靈敏度低些，強(qiáng)光時(shí)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。2.2.光敏三極管的主要特性暗電流/mA光電流/mA10 20 30 40 50 60 70T/C25 050100 02003004001020 30 4050 60 70 80T/C光敏晶體管的溫度特性（4）溫度特性 是光敏三極管的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系； 溫度變化對光電流的影響很小，而對暗電流的影響很大； 電子線路中應(yīng)該對暗電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償。2.2.光敏三極管的主要特性（5）頻率特性 光敏

23、三極管的頻率特性受負(fù)載電阻的影響，減小負(fù)載電阻可以提高頻率響應(yīng)。 光敏三極管的頻率響應(yīng)比光敏二極管差。0100100050050001000020406010080RL=1kRL=10kRL=100k入射光調(diào)制頻率 / HZ相對靈敏度/%圖 光敏晶體管的頻率特性2.2.光敏三極管的主要特性四、光電管真空光電管：真空（防止氧化）充氣光電管：充低壓惰性氣體 典型結(jié)構(gòu)： 球形玻璃殼(真空、低壓惰性氣體) 內(nèi)半球面上涂一層光電材料作為陰極 球心放置小球形或小環(huán)形金屬作為陽極 基于外光電效應(yīng)，將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電器件。通常應(yīng)用于自動(dòng)控制、光度學(xué)測量和強(qiáng)度調(diào)制光的檢測。 陽極材料：金屬陰極材料：

24、堿金屬、汞、金、銀等 堿金屬： 指的是元素周期表A族的金屬元素：鋰、鈉、鉀等，是金屬性很強(qiáng)的元素，表現(xiàn)出較強(qiáng)的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。 四、光電管 K為陰極，內(nèi)表面涂有感光層（光電發(fā)射材為陰極，內(nèi)表面涂有感光層（光電發(fā)射材料）料） 。 A 為陽極，呈圓環(huán)形或網(wǎng)形（金屬）。為陽極，呈圓環(huán)形或網(wǎng)形（金屬）。 光照在陰極上，從陰極層發(fā)射光電子至真空。光照在陰極上，從陰極層發(fā)射光電子至真空。 在正向電場作用下，光電子在極間作加速運(yùn)動(dòng)，在正向電場作用下，光電子在極間作加速運(yùn)動(dòng)，最后被高電位的陽極接收。最后被高電位的陽極接收。結(jié)構(gòu)和工作原理：光電管結(jié)構(gòu)示意圖AK 在陽極電路可測出光電流，飽和電流與入射光強(qiáng)度有嚴(yán)格比

25、例關(guān)系。IU0RLE光電管測量電路圖四、光電管特點(diǎn)： 光電陰極面積增大，靈敏度提高。缺點(diǎn)： 體積比較大、工作電壓高達(dá)百伏到數(shù)百伏、玻殼容易破碎。 逐漸被固體光電器件取代。IU0RLE光電管測量電路圖四、光電管（1）伏安特性 光照射在光電管的光陰極上能夠激發(fā)出能量不同的電子。陽極電壓低時(shí)，只有能量高的電子能夠到達(dá)陽極，升高陽極電壓使低能量的電子也能到達(dá)陽極。所以曲線低端，陽極電壓越高，光電管的輸出電流越大。 根據(jù)愛因斯坦光量子假說，一個(gè)光子的能量只能傳給一個(gè)電子。當(dāng)光照強(qiáng)度（光通量）一定時(shí)，光子的總數(shù)就是一定的，所能夠激發(fā)的電子總數(shù)就是一定的，當(dāng)陽極電壓升高到一定值后，所有被激發(fā)出的電子都到達(dá)了

26、陽極，再升高陽極電壓也不會(huì)有更多的光電子到達(dá)陽極。所以陽極電壓到達(dá)一定值后，電流達(dá)到飽和。此時(shí)若要增加光電流，只能增加光通量（增加光子的數(shù)量）。四、光電管（2）光電管的光譜特性 一般對于不同光電陰極材料的光電管，它們有不同的哄限頻率。因此他們可用于不同的光譜范圍。而且，同一光電管對于不同頻率的光的靈敏度不同。四、光電管（3）光電管的光照特性四、光電管 當(dāng)光電管的陽極和陰極之間所加的電壓一定是，光通量與光電流之間的關(guān)系稱為光電管的光照特性。 曲線1表示氧銫陰極光電管的光照特性，光電流與光通量成線性關(guān)系； 曲線2表示銻銫陰極的光電管光照特性，它呈非線性關(guān)系。光照特性曲線的斜率稱為光電管的靈敏度。 靈敏度很高，把微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，進(jìn)行放大。靈敏度很高，把微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，進(jìn)行放大。 使光電子數(shù)目得到成倍放大，放大倍數(shù)可達(dá)使光電子數(shù)目得到成倍放大，放大倍數(shù)可達(dá)106109。