光電效應(yīng)和光電器件

   在入射光極為微弱時(shí)，光電管能產(chǎn)生的光電流很小，即使光電流能被放大，但噪聲也購(gòu)被放大了；為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，就要采用光電倍增管。

光電管

   光電管的結(jié)構(gòu)如圖..所示。在一個(gè)真空的玻璃泡內(nèi)裝有兩個(gè)電極；光電陰極和陽(yáng)極。光電陰極有的是貼附在玻璃泡內(nèi)壁，有的是涂在半圓筒形的金屬片上，陰極對(duì)光敏感的一面是向內(nèi)的，在陰極前裝有單根金屬絲或環(huán)狀的陽(yáng)極，當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)便發(fā)射電子，電子被帶正電位的陽(yáng)極所吸引，這樣在光電管內(nèi)就產(chǎn)生了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。

光電倍增管

   入射光在光電陰極上激發(fā)電子，由于各極間有電場(chǎng)存在，所以陰極激發(fā)電子被加速，轟擊第一倍增極，這些倍增管倍增極的幾何形狀被設(shè)計(jì)成每個(gè)極都能接收前一極的二次電子，而在各倍增極上順序加上越來(lái)越高的正電壓。這樣如果在光電陰極上由于入射光的作用發(fā)射出一個(gè)電子，這個(gè)電子將被第一倍增極的正電壓所加速而轟擊第一倍增極。設(shè)這時(shí)第一倍增極有σ個(gè)二次電子發(fā)出，這σ個(gè)電子又轟擊第二倍增極，而其產(chǎn)生的二次電子又增加σ倍，經(jīng)過(guò)n個(gè)倍增極后，原先一個(gè)電子將變?yōu)棣襫個(gè)電子，這些電子最后被陽(yáng)極所收集而在光電陰極與陽(yáng)極之間形成電流。構(gòu)成倍增極材料的σ>，設(shè)σ=，在n=時(shí)，放大倍數(shù)為σ=≈，可見(jiàn)，光電倍增管的放大倍數(shù)是很高的。

   當(dāng)光能量一定時(shí)，陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系曲線，叫做光電管的伏安特性曲線，如圖..所示。光電管的工作點(diǎn)應(yīng)選在光電流與陽(yáng)極電壓無(wú)關(guān)的區(qū)域內(nèi)。光敏電阻的工作原理及結(jié)構(gòu)

光敏電阻

   光電倍增管如圖..所示。它由光電陰極、若干倍增極和陽(yáng)極部分組成。光電陰極是由半導(dǎo)體光電材料-銻-銫制造的，入射光在它上面打出光電子。倍增極數(shù)目在~個(gè)不等，在各倍增極上加上一定的電壓，陽(yáng)極收集電子，外電路形成電流輸出。

   在光線作用下使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象稱(chēng)為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等屬于這類(lèi)光電器件。在光線的作用下能使物體電阻率改變的現(xiàn)象稱(chēng)為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻等屬于這類(lèi)光電器件。在光線的作用下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)為阻擋層光電效應(yīng)，如光電池、光敏晶體管等屬于這類(lèi)光電器件。阻擋層光電效應(yīng)即光生伏

   工作時(shí)，各個(gè)倍增電極上均加上電壓，陰極K電位從陰極開(kāi)始，各倍增極E，E，E，E（或更多）電位依次升高，陽(yáng)極A電位最高。

   光電倍增管的伏安特性曲線的形狀與光電管很相似，其他特性也基本相似。

光電器件或者光電元件是一種能夠?qū)⒐饬哭D(zhuǎn)化為電量的器件。光電傳感器誻以光電器件為檢測(cè)元件的傳感器，它先將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成光量的變化，然后通過(guò)光電器件將相應(yīng)的光量轉(zhuǎn)換成電量。

   除真空光電管外，還有一種充氣光電管，它的構(gòu)造與真空光電管基本相同，所不同的僅是在玻璃泡內(nèi)充以少量的惰性氣體（如氬或氖）。當(dāng)光電極被光照射而發(fā)射電子時(shí)，光電子在趨向陽(yáng)極的途中將撞擊惰性氣體的原子，使其電離，從而使陽(yáng)極電流急速增加，提高了光電管的靈敏度。圖..給出了充氣光電管的伏安特性曲線。充氣光電管的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，但是其靈敏度隨電壓顯著變化，其穩(wěn)定性、頻率特性等都比真空光電管差，所以在測(cè)試中一般選擇真空光電管。

   光敏電阻是用光電導(dǎo)體制成的光電器件，又稱(chēng)光導(dǎo)管，它是基于半導(dǎo)體內(nèi)光電效應(yīng)工作的。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)可加直流偏壓，也可加交流電壓。圖..所示為光敏電阻的工作原理圖。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照射時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減少，因此電路中的電流迅速增加。

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