七章节光电式传感器
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光通量成正比。
7.2光电元件
.
图7-2 光电管的结构及工作原理
7.2光电元件
2．光电管的主要性能指标
光电管的性能指标主要有伏安特性、光照特 性、光谱特性、响应特性、响应时间、峰值探测 率和温度特性等。下面仅对其中的主要性能指标 作一简单介绍。
（1）光电管的伏安特性
光电管的伏安特性是指在一定的光通量照射 下，其阳极与阴极之间的电压UA与光电流I之间的 关系。
7.2光电元件
.
图7-8 光电倍增管的光电特性
7.2光电元件
（4）光电倍增管的暗电流
光电倍增管暗电流的定义和产生的原因与光电管一 样，只是多了倍增极二次发射的影响。光电倍增管中光电 阴极和各倍增极都有热电子发射，由于光电倍增管中电流 是逐级倍增的，所以在热电子发射中，光电阴极和第一倍 增极的热电子发射是主要的。为了减少由管座各极之间漏 电流形成的暗电流，有时将阳极单独引出来，此外，管内 电子将残余气体和铯原子电离，正离子将奔向阴极并轰击 产生二次电子发射，这些电子再经倍增极放大输出，增加 了暗电流。
7.2光电元件
1．光电倍增管的结构和工作原理 光电倍增管由光阴极、次阴极（倍电极）以
及阳极三部分组成，其结构如图7-5（a）所示。 光阴极由半导体材料锑铯制成；次阴极是在镍或 铜-铍衬底上涂锑铯材料而形成的，通常为12～ 14级，多者达30级；阳极是最后用来收集电子的， 它输出的是电压脉冲。
7.2光电元件
IK
7.2光电元件
光电倍增系数与工作电压的关系是光 电倍增管的重要特性。随着工作电压的增 加，倍增系数也相应增加，如图7-6所示。 一般在 105～106 之间，如果电压有波 动，倍增系数也要波动，因此，M具有一定 的统计涨落。
7.2光电元件
.
图7-6 倍增系数与工作电压的关系
7.2光电元件
（2）光电倍增管的伏安特性 光电倍增管的伏安特性也叫阳极特性，它是指阴极
（2）如果产生了光电发射，在入射光频率不变的情况下，逸出的电子数 目与光强成正比。光强愈强意味着入射的光子数目愈多，受轰击逸出 的电子数目也愈多。 基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。
7.1 光电效应
7.1.2 内光电效应 物体受光照射后，其内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物
体内部，使物体的电阻率发生变化或产生光电动势的现象称为内光电 效应。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
7.1 光电效应
具有光导效应的材料称为光导体，除金属外，大多数半 导体和绝缘体都具有光导效应，但都很小。实际上只有少数 几种材料能制造光敏元件。
基于内光电效应的光电元件有光敏电阻，以及由光敏电 阻制成的光导管等。
2．光生伏特效应 在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的现象称为
光生伏特效应。光生伏特效应可分为两类：
7.2光电元件
2．光电倍增管的主要参数和特性 （1）光电倍增管的倍增系数与工作电压的关
系 光电倍增管若倍增极的二次电子发射
系数为，则具有n个相同倍增极的光电倍增 管的倍增系数为
Mn
7.2光电元件
因此阳极电流为
IA IKn
式中， I K ——光阴极的光电流 此光电倍增管的电流放大倍数为
IA n
7.1 光电效应
.
χ紫 可 近
中
射外 见 红
红
线线 光 外
外
远 λ(um) 红 外
近 紫 蓝 绿 黄橙
红
紫
外
近 λ(nm) 红 外
图7-1 光谱范围
7.1 光电效应
7.1.1 外光电效应
在光线作用下，电子获得光子的能量从而脱离正电荷的 束缚，使电子逸出物体表面，这种效应称为外光电效应，这 种现象称为光电发射。
7.1 光电效应
（1）结光电效应。 以PN结为例，当光照射PN结时，若光子能量大于半
导体材料的禁带宽度Eg，则使价带的电子跃迁到导带，产生 自由电子—空穴对。在PN结阻挡层内电场的作用下，被激发 的电子移向N区的外侧，被激发的空穴移向P区的外侧，从而 使P区带正电，N区带负电，形成光电动势。
基于结光电效应的光电元件有光电池和光电晶体管等。
7.1 光电效应
（2）侧向光电效应。 当光照射半导体光电器件的灵敏面时，光照部分吸收了
能量便产生自由电子—空穴对，光照部分的载流子浓度比未 被光照部分的载流子浓度高，因此在半导体材料中就产生了 浓度梯度，这样由光照部分和未被光照部分的载流子浓度的 不同而产生了电动势，这种效应被称为侧向光电效应。
基于侧向光电效应的光电元件有位置光敏元件等。
.
图7-5光电倍增管的结构及电路
7.2光电元件
使用光电倍增管时，在各个倍增电极上均加电压，阴 极电位最低，各个倍增电极的电位依次升高，阳极电位最 高。由于相邻两个倍增电极之间有电位差，因此，存在加 速电场，对电子加速。从阴极发出的电子，在电场的加速 下，打在电位比阴极高的第一倍增电极上，产生3～6倍的 二次电子，被打出来的二次电子再经过加速电场的加速， 又打在比第一倍增电极电位高的第二倍增电极上，电子数 目又增加3～6倍，如此不断连续倍增，直到最后一级的
7.2光电元件
7.2.1光电管
1．光电管的结构及工作原理
光电管有真空光电管和充气光电管两类，二者结构相似，它们由 一个涂有光电材料的阴极K和一个阳极A封装在玻璃壳内，如图7-2 （a）所示。当入射光照射在阴极上时，阴极就会发射电子，由于阳 极的电位高于阴极，在电场力的作用下，阳极便收集到由阴极发射出 来的电子，因此，在光电管组成的回路中形成了光电流I，并在负载 电阻RL上输出电压UO。如图7-2（b）所示。在入射光的频谱成分和 光电管电压不变的条件下，输出电压 UO与入射
7.2光电元件
.
图7-3 光电管的伏安特性
7.2光电元件
（2）光电管的光谱特性
光电管的光谱特性通常是指阳极和阴极之间所加 电压不变时，入射光的波长（或频率）与其绝对灵敏度 的关系。它主要取决于阴极材料，不同阴极材料的光电 管适用于不同的光谱范围，另一方面，不同光电管对于 不同频率（即使光强度相同）的入射光，其灵敏度也不 同，常用的光电阴极有银氧铯光电阴极、锑铯光电阴极 等。
已知每个光子具有的能量为：
hv
式中
h ——普朗克常数 h6.62 1 6 0 3(4Js)
γ——光的频率 ( s 1 )
7.1 光电效应
当物体在光线照射作用下，一个电子吸收了一个光子的能量后， 其中的一部分能量消耗于电子由物体内逸出表面时所作的逸出功，另 一部分则转化为逸出电子的动能。根据能量守恒定律，可得
七章节光电式传感器
第七章 光电式传感器
光电传感器是利用光敏元件将光信号转换为电 信号的装置。使用它测量非电量时，首先将这些非 电物理量的变化转换成光信号的变化，再由光电传 感器将光信号的变化转变为电信号的变化。光电传 感器的这种测量方法具有结构简单、非接触、高可 靠、高精度和反应速度快等特点。光电传感器是目 前产量最多、应用最广的一种传感器，它在自动控 制和非电量测试中占有非常重要的地位。
7.2光电元件
.
图7-7 光电倍增管的伏安特性
7.2光电元件
（3）光电倍增管的光电特性
光电倍增管的光电特性是指阳极电流（光电流）与 光电阴极接收到的光通量之间的关系.
典型光电倍增管的光电特性如图7-8所示。图中当光 通量φ在10-13～10-4lm（流明）之间，光电特性曲线具 有较好的线性关系，当光通量超过10-4lm时曲线就明显向 下弯曲，其主要原因是强光照射下，较大的光电流使后几 级倍增极疲劳，灵敏度下降，因此，使用时光电流不要超 过1毫安。
7.2光电元件
在一定光通量照射下，光电管阴极在 单位时间内发射一定数量的光电子，这些 光电子分散在阳极与阴极之间的空间，若 在阳极上施加电压，则光电子被阳极吸引
而收集，形成回路中的光电流。
当阳极电压较小时，阴极发射的光电 子只有一部分被阳极收集，其余部分仍返 回阴极。
7.2光电元件
随着阳极电压的升高，阳极在单位时间内收 集到的光电子数目增多，光电流I也增加。如果阳 极电压升高到一定数值时，阴极在单位时间内发 射的光电子全部被阳极收集，这种状态称为饱和 状态，当达到饱和时，阳极电压再升高，光电流I 也不会增加。图7-3绘出了光电管在不同光通量 下的伏安特性曲线。
1．光电导效应 在光线的作用下，半导体的电导率增加，这种现象称为光电导效
应，简称光导效应。从半导体物理学可知，半导体材料导电能力的大 小取决于半导体内载流子的数目，载流子数目愈多，导电愈容易，即 半导体材料的电导率愈大。
7.1 光电效应
通常半导体原子中的价电子是处于稳定（束缚）状态的，当价 电子从外界获得足够能量后，就能从束缚状态变成自由状态，成为一 个自由电子，同时在原来的位置上形成一个空穴，自由电子和空穴都 能够参与导电，这样就增加了半导体材料的电导率。用光照射半导体 时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度Eg，则禁带中的电子吸收 一个光子就足以跃迁到导带，使被激发出来的电子成为一个自由电子， 同时也产生一个空穴，从而增强了材料的导电性能，使材料的电阻值 降低。一般来说，照射的光线愈强，阻值变得愈低，半导体材料的导 电能力愈强。光照停止后，自由电子与空穴逐渐复合，电阻值又恢复 到原值。
7.2光电元件
.
图7-4 光电管的光照特性
7.2光电元件
7.2.2光电倍增管 当入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流很小，只
有零点几个微安，造成的测量误差将很大，甚至无法检测。 为了提高光电管的灵敏度，在光电管的阴极和阳极之间安装 一些倍增极，就构成了光电倍增管。光电倍增管实际上是光 电阴极和二次电子倍增器的结合。当电子或光子以足够大的 速度轰击金属表面而使内部的电子逸出金属表面时，这种逸 出金属表面的电子叫做二次电子。二次电子的数目不仅取决 于入射光粒子的数目，还与入射光粒子的速度、金属的性质 等有关。
7.2光元件
（3）光电管的光照（电）特性
光照（电）特性是指光电管阳极电压和入射光频谱不 变的条件下，入射光的光通量与光电流之间的关系，其特性 曲线如图7-4所示。在光电管阳极电压足够大，使光电管工 作在饱和电流状态条件下，入射光通量和光电流呈线性关系。 图7-4中曲线1表示银氧铯光电管的光照特性，曲线2为锑铯 阴极光电管的光照特性。光照特性曲线的斜率即光电流对入 射光通量的变化率称为光电管的灵敏度。
式中
hvA0 12mV02
A0 ——电子逸出物体表面所需的功
(7.2)
m ——电子的质量，
v0 ——电子逸出物体表面时的初速度
m9.10910 31kg
7.1 光电效应
式（7.2）即为著名的爱因斯坦光电方程式，它阐明了光电效应的 基本规律。由上式可知：
（1）电子能否逸出物体表面取决于光子具有的能量是否大于，而只与光 的频率有关，因此电子能否逸出物体表面取决于光的频率，与光强无 关，光强再大也不会产生光电发射。
7.2光电元件
倍增极产生的二次电子被更高电位的阳极收集为 止，其电子数将到达阴极发射电 子数的105~106 倍.从而在整个回路里形成光电流IA，见图7-5（b） 所示。光电倍增管的放大倍数很高，一般可达 106，它的灵敏度比普通光电管高几万到几百万 倍，因此，在很微弱的光照时，它能够产生很大 的光电流。
7.1 光电效应
光电元件的理论基础是光电效应。自然界的一切物质在环境温度 高于0K以上时，都会产生光波辐射，光是波长约在100～0.01μm之 间的电磁辐射，其光谱如图7-1所示。光也可以被看作是由一连串具 有一定能量的粒子（称为光子）所构成，每个光子具有的能量正比于 光的频率。所以，用光照射某一物体时，就可以看作这物体受到一连 串能量为的光子所轰击，而光电效应就是由于这物体吸收光子能量为 的光后产生的电效应。通常把光线照射到物体后产生的光电效应分为 两类，即外光电效应和内光电效应。
与各倍增极之间电压保持恒定条件下，阳极电流IA（光电 流）与最后一级倍增极和阳极间电压UAD的关系，典型光 电倍增管伏安特性如图7-7所示。它是在不同光通量下的 一组曲线族。象光电管一样，光电倍增管的伏安特性曲线 也有饱和区，照射在光电阴极上的光通量越大，饱和阳极 电压越高，当阳极电压非常大时，由于阳极电位过高，使 倒数第二级倍增极发出的电子直接奔向阳极，造成最后一 级倍增极的入射电子数减少，影响了光电倍增管的倍增系 数，因此，伏安特性曲线过饱和区段后略有降。
7.2光电元件
.
图7-2 光电管的结构及工作原理
7.2光电元件
2．光电管的主要性能指标
光电管的性能指标主要有伏安特性、光照特 性、光谱特性、响应特性、响应时间、峰值探测 率和温度特性等。下面仅对其中的主要性能指标 作一简单介绍。
（1）光电管的伏安特性
光电管的伏安特性是指在一定的光通量照射 下，其阳极与阴极之间的电压UA与光电流I之间的 关系。
7.2光电元件
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图7-8 光电倍增管的光电特性
7.2光电元件
（4）光电倍增管的暗电流
光电倍增管暗电流的定义和产生的原因与光电管一 样，只是多了倍增极二次发射的影响。光电倍增管中光电 阴极和各倍增极都有热电子发射，由于光电倍增管中电流 是逐级倍增的，所以在热电子发射中，光电阴极和第一倍 增极的热电子发射是主要的。为了减少由管座各极之间漏 电流形成的暗电流，有时将阳极单独引出来，此外，管内 电子将残余气体和铯原子电离，正离子将奔向阴极并轰击 产生二次电子发射，这些电子再经倍增极放大输出，增加 了暗电流。
7.2光电元件
1．光电倍增管的结构和工作原理 光电倍增管由光阴极、次阴极（倍电极）以
及阳极三部分组成，其结构如图7-5（a）所示。 光阴极由半导体材料锑铯制成；次阴极是在镍或 铜-铍衬底上涂锑铯材料而形成的，通常为12～ 14级，多者达30级；阳极是最后用来收集电子的， 它输出的是电压脉冲。
7.2光电元件
IK
7.2光电元件
光电倍增系数与工作电压的关系是光 电倍增管的重要特性。随着工作电压的增 加，倍增系数也相应增加，如图7-6所示。 一般在 105～106 之间，如果电压有波 动，倍增系数也要波动，因此，M具有一定 的统计涨落。
7.2光电元件
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图7-6 倍增系数与工作电压的关系
7.2光电元件
（2）光电倍增管的伏安特性 光电倍增管的伏安特性也叫阳极特性，它是指阴极
（2）如果产生了光电发射，在入射光频率不变的情况下，逸出的电子数 目与光强成正比。光强愈强意味着入射的光子数目愈多，受轰击逸出 的电子数目也愈多。 基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。
7.1 光电效应
7.1.2 内光电效应 物体受光照射后，其内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物
体内部，使物体的电阻率发生变化或产生光电动势的现象称为内光电 效应。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
7.1 光电效应
具有光导效应的材料称为光导体，除金属外，大多数半 导体和绝缘体都具有光导效应，但都很小。实际上只有少数 几种材料能制造光敏元件。
基于内光电效应的光电元件有光敏电阻，以及由光敏电 阻制成的光导管等。
2．光生伏特效应 在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的现象称为
光生伏特效应。光生伏特效应可分为两类：
7.2光电元件
2．光电倍增管的主要参数和特性 （1）光电倍增管的倍增系数与工作电压的关
系 光电倍增管若倍增极的二次电子发射
系数为，则具有n个相同倍增极的光电倍增 管的倍增系数为
Mn
7.2光电元件
因此阳极电流为
IA IKn
式中， I K ——光阴极的光电流 此光电倍增管的电流放大倍数为
IA n
7.1 光电效应
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χ紫 可 近
中
射外 见 红
红
线线 光 外
外
远 λ(um) 红 外
近 紫 蓝 绿 黄橙
红
紫
外
近 λ(nm) 红 外
图7-1 光谱范围
7.1 光电效应
7.1.1 外光电效应
在光线作用下，电子获得光子的能量从而脱离正电荷的 束缚，使电子逸出物体表面，这种效应称为外光电效应，这 种现象称为光电发射。
7.1 光电效应
（1）结光电效应。 以PN结为例，当光照射PN结时，若光子能量大于半
导体材料的禁带宽度Eg，则使价带的电子跃迁到导带，产生 自由电子—空穴对。在PN结阻挡层内电场的作用下，被激发 的电子移向N区的外侧，被激发的空穴移向P区的外侧，从而 使P区带正电，N区带负电，形成光电动势。
基于结光电效应的光电元件有光电池和光电晶体管等。
7.1 光电效应
（2）侧向光电效应。 当光照射半导体光电器件的灵敏面时，光照部分吸收了
能量便产生自由电子—空穴对，光照部分的载流子浓度比未 被光照部分的载流子浓度高，因此在半导体材料中就产生了 浓度梯度，这样由光照部分和未被光照部分的载流子浓度的 不同而产生了电动势，这种效应被称为侧向光电效应。
基于侧向光电效应的光电元件有位置光敏元件等。
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图7-5光电倍增管的结构及电路
7.2光电元件
使用光电倍增管时，在各个倍增电极上均加电压，阴 极电位最低，各个倍增电极的电位依次升高，阳极电位最 高。由于相邻两个倍增电极之间有电位差，因此，存在加 速电场，对电子加速。从阴极发出的电子，在电场的加速 下，打在电位比阴极高的第一倍增电极上，产生3～6倍的 二次电子，被打出来的二次电子再经过加速电场的加速， 又打在比第一倍增电极电位高的第二倍增电极上，电子数 目又增加3～6倍，如此不断连续倍增，直到最后一级的
7.2光电元件
7.2.1光电管
1．光电管的结构及工作原理
光电管有真空光电管和充气光电管两类，二者结构相似，它们由 一个涂有光电材料的阴极K和一个阳极A封装在玻璃壳内，如图7-2 （a）所示。当入射光照射在阴极上时，阴极就会发射电子，由于阳 极的电位高于阴极，在电场力的作用下，阳极便收集到由阴极发射出 来的电子，因此，在光电管组成的回路中形成了光电流I，并在负载 电阻RL上输出电压UO。如图7-2（b）所示。在入射光的频谱成分和 光电管电压不变的条件下，输出电压 UO与入射
7.2光电元件
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图7-3 光电管的伏安特性
7.2光电元件
（2）光电管的光谱特性
光电管的光谱特性通常是指阳极和阴极之间所加 电压不变时，入射光的波长（或频率）与其绝对灵敏度 的关系。它主要取决于阴极材料，不同阴极材料的光电 管适用于不同的光谱范围，另一方面，不同光电管对于 不同频率（即使光强度相同）的入射光，其灵敏度也不 同，常用的光电阴极有银氧铯光电阴极、锑铯光电阴极 等。
已知每个光子具有的能量为：
hv
式中
h ——普朗克常数 h6.62 1 6 0 3(4Js)
γ——光的频率 ( s 1 )
7.1 光电效应
当物体在光线照射作用下，一个电子吸收了一个光子的能量后， 其中的一部分能量消耗于电子由物体内逸出表面时所作的逸出功，另 一部分则转化为逸出电子的动能。根据能量守恒定律，可得
七章节光电式传感器
第七章 光电式传感器
光电传感器是利用光敏元件将光信号转换为电 信号的装置。使用它测量非电量时，首先将这些非 电物理量的变化转换成光信号的变化，再由光电传 感器将光信号的变化转变为电信号的变化。光电传 感器的这种测量方法具有结构简单、非接触、高可 靠、高精度和反应速度快等特点。光电传感器是目 前产量最多、应用最广的一种传感器，它在自动控 制和非电量测试中占有非常重要的地位。
7.2光电元件
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图7-7 光电倍增管的伏安特性
7.2光电元件
（3）光电倍增管的光电特性
光电倍增管的光电特性是指阳极电流（光电流）与 光电阴极接收到的光通量之间的关系.
典型光电倍增管的光电特性如图7-8所示。图中当光 通量φ在10-13～10-4lm（流明）之间，光电特性曲线具 有较好的线性关系，当光通量超过10-4lm时曲线就明显向 下弯曲，其主要原因是强光照射下，较大的光电流使后几 级倍增极疲劳，灵敏度下降，因此，使用时光电流不要超 过1毫安。
7.2光电元件
在一定光通量照射下，光电管阴极在 单位时间内发射一定数量的光电子，这些 光电子分散在阳极与阴极之间的空间，若 在阳极上施加电压，则光电子被阳极吸引
而收集，形成回路中的光电流。
当阳极电压较小时，阴极发射的光电 子只有一部分被阳极收集，其余部分仍返 回阴极。
7.2光电元件
随着阳极电压的升高，阳极在单位时间内收 集到的光电子数目增多，光电流I也增加。如果阳 极电压升高到一定数值时，阴极在单位时间内发 射的光电子全部被阳极收集，这种状态称为饱和 状态，当达到饱和时，阳极电压再升高，光电流I 也不会增加。图7-3绘出了光电管在不同光通量 下的伏安特性曲线。
1．光电导效应 在光线的作用下，半导体的电导率增加，这种现象称为光电导效
应，简称光导效应。从半导体物理学可知，半导体材料导电能力的大 小取决于半导体内载流子的数目，载流子数目愈多，导电愈容易，即 半导体材料的电导率愈大。
7.1 光电效应
通常半导体原子中的价电子是处于稳定（束缚）状态的，当价 电子从外界获得足够能量后，就能从束缚状态变成自由状态，成为一 个自由电子，同时在原来的位置上形成一个空穴，自由电子和空穴都 能够参与导电，这样就增加了半导体材料的电导率。用光照射半导体 时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度Eg，则禁带中的电子吸收 一个光子就足以跃迁到导带，使被激发出来的电子成为一个自由电子， 同时也产生一个空穴，从而增强了材料的导电性能，使材料的电阻值 降低。一般来说，照射的光线愈强，阻值变得愈低，半导体材料的导 电能力愈强。光照停止后，自由电子与空穴逐渐复合，电阻值又恢复 到原值。
7.2光电元件
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图7-4 光电管的光照特性
7.2光电元件
7.2.2光电倍增管 当入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流很小，只
有零点几个微安，造成的测量误差将很大，甚至无法检测。 为了提高光电管的灵敏度，在光电管的阴极和阳极之间安装 一些倍增极，就构成了光电倍增管。光电倍增管实际上是光 电阴极和二次电子倍增器的结合。当电子或光子以足够大的 速度轰击金属表面而使内部的电子逸出金属表面时，这种逸 出金属表面的电子叫做二次电子。二次电子的数目不仅取决 于入射光粒子的数目，还与入射光粒子的速度、金属的性质 等有关。
7.2光元件
（3）光电管的光照（电）特性
光照（电）特性是指光电管阳极电压和入射光频谱不 变的条件下，入射光的光通量与光电流之间的关系，其特性 曲线如图7-4所示。在光电管阳极电压足够大，使光电管工 作在饱和电流状态条件下，入射光通量和光电流呈线性关系。 图7-4中曲线1表示银氧铯光电管的光照特性，曲线2为锑铯 阴极光电管的光照特性。光照特性曲线的斜率即光电流对入 射光通量的变化率称为光电管的灵敏度。
式中
hvA0 12mV02
A0 ——电子逸出物体表面所需的功
(7.2)
m ——电子的质量，
v0 ——电子逸出物体表面时的初速度
m9.10910 31kg
7.1 光电效应
式（7.2）即为著名的爱因斯坦光电方程式，它阐明了光电效应的 基本规律。由上式可知：
（1）电子能否逸出物体表面取决于光子具有的能量是否大于，而只与光 的频率有关，因此电子能否逸出物体表面取决于光的频率，与光强无 关，光强再大也不会产生光电发射。
7.2光电元件
倍增极产生的二次电子被更高电位的阳极收集为 止，其电子数将到达阴极发射电 子数的105~106 倍.从而在整个回路里形成光电流IA，见图7-5（b） 所示。光电倍增管的放大倍数很高，一般可达 106，它的灵敏度比普通光电管高几万到几百万 倍，因此，在很微弱的光照时，它能够产生很大 的光电流。
7.1 光电效应
光电元件的理论基础是光电效应。自然界的一切物质在环境温度 高于0K以上时，都会产生光波辐射，光是波长约在100～0.01μm之 间的电磁辐射，其光谱如图7-1所示。光也可以被看作是由一连串具 有一定能量的粒子（称为光子）所构成，每个光子具有的能量正比于 光的频率。所以，用光照射某一物体时，就可以看作这物体受到一连 串能量为的光子所轰击，而光电效应就是由于这物体吸收光子能量为 的光后产生的电效应。通常把光线照射到物体后产生的光电效应分为 两类，即外光电效应和内光电效应。
与各倍增极之间电压保持恒定条件下，阳极电流IA（光电 流）与最后一级倍增极和阳极间电压UAD的关系，典型光 电倍增管伏安特性如图7-7所示。它是在不同光通量下的 一组曲线族。象光电管一样，光电倍增管的伏安特性曲线 也有饱和区，照射在光电阴极上的光通量越大，饱和阳极 电压越高，当阳极电压非常大时，由于阳极电位过高，使 倒数第二级倍增极发出的电子直接奔向阳极，造成最后一 级倍增极的入射电子数减少，影响了光电倍增管的倍增系 数，因此，伏安特性曲线过饱和区段后略有降。