光电管的特性
APD光电二极管的特性测试及应用研究1
[5]王庆有.光电传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007.10.
[6]其他：可网上搜索查找相关中文和外文文献。
3．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
查阅文献资料，确定方案，写文献综述
2014.1.18-3.20
2
学习APD光电二极管的工作原理
2014.3.21-3.30
3
理解APD光电二极管的各项参数指标并测试
因此，拓宽硅基光电探测器件的探测波长范围及探测效率，不仅成为一个较为热点的研究领域，引起了各国科研工作者的兴趣，同时也成为光通信领域迫切需要克服的难题，是市场应用所需迫切解决的问题。最近几年人们尝试了各种方法来提高Si基APD的近红外探测效率，其中有增加Si基APD吸收层的厚度从而提高光子在Si中的吸收，然而随着APD体积的增加，不但提高了近红外处的量子效率，同样增加APD器件的暗电流和噪声，也提高了APD的响应时间，所以用这种方法提高APD近红外的敏感率并不是最好的方法。还有一种方法就是在APD器件表面设计一层防反射层，这层防反射层可以使入射光在APD器件的表面发生多次反射，从而增加了透入到器件内部的光子，也不会增加APD器件的体积，但是这种方法对工艺制作流程要求严格，成本较高，虽然能提高器件的整体效果但依然不能将1064nm处的光探测效率提高到理想的程度。
制约硅基APD在近红外方向特别是1064nm波段发展的原因有两个，第一，硅的禁带宽度是1.12eV，从而导致硅对1100nm处光的吸收截止。Si是间接带隙材料，在300K时硅的禁带宽度是1.12eV。因此硅的吸收截止波长是1100nm。从而导致由间接半导体材料制做的APD器件在截止波长附近吸收效率非常低。为了使硅基APD在1064nm处获得较高的量子效率，人们研发出使用其它半导体材料(锗、铟或者砷化镓)制作光电子器件，但是这些材料的光电子器件暗电流和噪声比较高，价格昂贵，而且与硅的晶格不匹配。或者改变硅基APD的结构设计，还可以使用飞秒激光微构造技术，来改变硅在近红外处的光吸收特性。第二，APD制造工艺过程中必须引入尽可能少的缺陷以减少暗电流，从而保证器件具有较高的信噪比。
光电效应实验中光电管的选择与使用
光电效应实验中光电管的选择与使用光电效应是物理学中的一项重要实验，通过观察物质受光照射后电子的发射情况，可以研究光和物质之间的相互作用。
而在光电效应实验中，光电管的选择和使用方法对于实验结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。
首先，我们需要选择合适的光电管。
在市场上，有多种型号和类型的光电管可供选择。
常见的有金属光电管和半导体光电管两种。
金属光电管适用于短波长光的实验，例如紫外线实验；而半导体光电管则适用于长波长光的实验，例如红外线实验。
根据实验需要，我们可以选择合适的光电管进行实验。
其次，光电管的特性参数也需要考虑。
光电管的特性参数包括灵敏度、最大电流、最大电压等。
灵敏度是指光电管对光的响应程度，一般用光电流与光照强度之间的关系来表示。
光电管的灵敏度越高，说明它对光的响应越敏感。
而最大电流和最大电压则决定了光电管的工作范围。
在实验中，我们需要根据实验要求选择具有合适特性参数的光电管，以保证实验结果的准确性。
值得一提的是，为了减小实验误差，我们可以在光电管的前端加装滤光器。
滤光器可以根据实验需要，选择性地吸收或透过特定波长范围的光线，从而降低背景光的影响。
例如，在紫外线实验中，可以使用紫外线滤光器来屏蔽短波长的紫外线背景光。
通过这种方式，可以提高实验的信噪比，从而获得更准确的实验结果。
在实验中，使用光电管需要注意一些使用方法。
首先，要保持光电管表面的清洁。
由于光电管的工作原理是通过光的照射来释放电子，因此光电管表面的污染会影响实验结果。
我们可以使用专用的光学纸轻轻擦拭光电管表面，以确保其干净无尘。
此外，使用光电管时需要注意光源的选择和位置调整。
光源的选择应根据实验所需的波长和光强来确定。
如果光强过弱，可以使用准直透镜或增强器来增大光强。
同时，还要注意调整光源和光电管的位置，使得光射入光电管的光斑尽可能均匀，以获得准确的实验结果。
最后，光电管的信号输出需要经过放大和测量处理。
在实验中，我们可以使用放大器将光电管输出的微弱信号放大到可以测量的范围。
光电器件有哪些种类
光电器件有哪些种类
光电器件的种类
1、光敏电阻
这种电阻在没有光照时，电阻值是比较高的，但受到光照以后，电阻值会下降。
所以，它会产生四个数值，分别为暗电阻、暗电流和亮电阻、亮电流。
一般来讲，暗电阻和亮电阻之间的差距是越大越好。
此外，还要注意它的光照特性以及光谱特性。
2、光电二极管、三极管
都是受到光照后，才会导通，但三极管要比二极管更加灵敏。
3、光电池
使用比较多的是硅光电池，就是把光能转换为电能。
我们在使用时一般是选择负载电阻小的，因为它的线形度好。
光电管gd-6参数
光电管gd-6参数
光电管GD-6是一种用于光电测量和控制的传感器，通常用于检
测光线的存在或缺失。
它具有以下参数：
1. 工作电压，光电管GD-6通常在5V至24V的电压范围内工作，这取决于具体的型号和制造商规格。
2. 工作温度范围，光电管GD-6的工作温度通常在-25°C至
85°C之间，这使得它适用于多种环境条件下的使用。
3. 输出类型，光电管GD-6的输出通常是数字信号，可以是高
电平或低电平，具体取决于是否检测到光线。
4. 响应时间，光电管GD-6的响应时间是指从检测到光线变化
到产生输出信号的时间间隔，通常在微秒或毫秒级别。
5. 光敏电阻类型，光电管GD-6通常使用光敏电阻来检测光线
的存在，其灵敏度和响应特性取决于具体的光敏电阻类型。
6. 尺寸和外观，光电管GD-6的尺寸和外观会因制造商和型号
而异，通常为小型黑色圆柱形或方形外壳。
总的来说，光电管GD-6是一种常用的光电传感器，具有可靠的工作性能和灵敏度，适用于许多自动化和控制系统中的光电测量和检测任务。
在选择和使用光电管GD-6时，需要根据具体的应用需求和环境条件来综合考虑以上参数。
光电管的工作原理
光电管的工作原理
电子管（光电管）是一种装有特殊电极的无极管，它是电子管类产品中最早出现的器件，也是当今电子电路中使用最多的器件。
它具有发光能力和导通能力。
电子管的基本原
理是，向管子内部引入一定电压时，管子内部的电子由低能量变为高能量，管子内部的电
子由低能量跃迁到高能量，在这种跃迁过程中散发出大量的光能量，并产生发光现象，光
能产生的机制是由发射电子碰撞管墙出行的，并导致空气中的电磁波，进而产生可见光等。
电子管的工作原理主要有三个方面：
（1）发射电子离子源：通过热源或电场来向管子中放射电子，形成发射电子离子源；
（2）发射特性：当发射电子离子源在管子内部有电场作用，并被管子墙上的金属物
质吸收后，发射电子就会以高能量由低能量发射；
（3）发光特性：当发射电子自管子墙上反弹出时，会产生可见光及其他光，这些光
就叫做发光特性。
基础上述电子管的工作原理，此类电子管的应用已被广泛的应用在电子设备中,在实
际的技术应用中,由电子管所使用的主要有放大、显示等。
放大应用是电子管非常普遍的
应用形式，它使原有设备的输出信号变大，从而实现信号传输。
而电子管的显示功能，其
特点是以光线来显示和检测各种信号，可以以观察者直接观察输出内容，从而有效地保证
了设备的正常运行，如控制台等设备可以用电子管实现一定的显示功能。
本文对电子管的工作原理作了介绍，从发射电子的离子源、发射特性和发光特性等具
体方面进行了讲解，指出了电子管的普遍应用应用，包括放大、显示等，电子管是许多设
备的必需器件，能有效的实现设备的正常运行。
2019年光电管特性的研究.doc
课题光电管特性的研究1．了解光电效应实验的基本规律和光的量子性；教学目的 2．测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系；3．测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
重难点 1．光电管的伏安特性和光电特性；2．最小二乘法处理数据。
教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。
学时 3个学时一、前言光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称为光电子。
这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。
在光电效应中，光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分显示了光的粒子性。
1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。
1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常量。
爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。
而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，把光学量转换成电学量来测量。
光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。
二、实验仪器暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应实验仪（包括24V稳压电源、12V可调稳压电源、13位数子电压表和电流表，分别指示光电管电压、光源电流和光电2流、调节光电管电压的电位器、调小灯电流的可变电阻）。
三、实验原理金属或金属化合物在光的照射下有电子逸出的现象，称为光电效应，或称为光电发射。
产生光电发射的物体表面通常接电源负极，所以又称为光电阴极，光电阴极往往不由纯金属制成，而常用锑钯或银氧钯的复杂化合物制成，因为这些金属化合物阴极的电子逸出功远较纯金属小，这样就能在较小光照下得到较大的光电流。
把光电阴极和另一个金属电极－阳极仪器封装在抽成真空的玻璃壳里就成了光电管。
光电管在现代科学技术中如自动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等方面都有重要的应用。
完整版发光二极管主要参数与特性
发光二极管主要参数与特性LED 是利用化合物材料制成pn 结的光电器件。
它具备pn 结结型器 件的电学特性：I-V 特性、C-V 特性和光学特性：光谱响应特性、发 光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性而形成势垒电场，此时R 很大；开启电压对于不同LED 其值不同， GaAs 为 1V ，红色 GaAsP 为 1.2V , GaP 为 1.8V , GaN 为 2.5V 。
(2) 正向工作区：电流I F 与外加电压呈指数关系I F = I S (e qv F/KT -) ------------------------------ 1 s 为反向饱和电流 。
V >0时，V > V F 的正向工作区I F 随V F 指数上升 I F = I s e qVF/KT (3) 反向死区：V v 0时pn 结加反偏压V= - V R 时，反向漏电流 |R (V 二-5V )时，GaP 为 0V , GaN 为 10uA 。
(4) 反向击穿区 V v - V R , V R 称为反向击穿电压；V R 电压对应I R 为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使 V V - V R 时，贝y 出现I R 突 然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同，各种LED 的反向击穿电压V R 也不同。
1.2 C-V 特性鉴于 LED 的芯片有 9 X 9mil (250 X 250um) , 10X 10mil , 11 X 11mil (280 X 280um) , 12 X 12mil1.1 I-V 特性 表征LED 芯片pn 结制备性能主要参数。
LED 的I-V 特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触 电阻，反之为高接触电阻。
如左图：⑴正向死区：(图oa 或oa'段) a 点对于V o 为开启电 压，当V v Va ,外加电 场尚克服 不少因载 流子扩散V R击 反向死区 穿_---------- 区工作区VFVI-V 特性曲线C0 -C 0(300 X 300um)，故 pn 结面积大 小不一，使其结电容(零偏压) c ~n+pf 左右。
光电管特性实验报告
一、实验目的1. 了解光电管的基本结构和工作原理。
2. 研究光电管的伏安特性，分析不同电压对光电流的影响。
3. 探究光电管的截止电压与入射光频率的关系。
4. 验证光电效应方程，并测定普朗克常量。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
光电效应的实验原理如图1所示。
入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改变外加电压，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。
光电效应的基本实验事实如下：1. 对应于某一频率，光电效应的I-U关系如图2所示。
从图中可见，对一定的频率，有一电压U0，当时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。
2. 当U>U0后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比。
3. 对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图3所示。
4. 截止电压U0与频率v的关系如图4所示，与v成正比。
当入射光频率低于某极限值（随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
5. 光电效应是瞬时效应。
即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于v0，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为10^-9秒的数量级。
根据爱因斯坦的光量子理论，光子能量E与频率v的关系为E=hv，其中h为普朗克常量。
光电效应方程为E=hf=φ+KEmax，其中φ为金属的逸出功，KEmax为光电子的最大动能。
当光电子的最大动能KEmax为0时，对应的截止电压U0为U0=φ/hv。
三、实验仪器与材料1. 光电管2. 汞灯3. 光栅单色仪4. 电压表5. 微电流计6. 滑线变阻器7. 电阻箱8. 信号发生器9. 数据采集器10. 计算机及实验软件四、实验步骤1. 将光电管接入电路，调节滑线变阻器，使电压表显示为零。
2. 调节汞灯，使光栅单色仪的出射光垂直照射到光电管阴极上。
3. 调节电压表，使电压逐渐增加，同时观察微电流计的读数。
光电特性综合实验报告
一、实验目的1. 理解光电效应的基本原理。
2. 掌握光敏电阻和光电管的光电特性。
3. 通过实验，分析光敏电阻和光电管在不同光照条件下的电阻和电流变化。
4. 学习使用光电效应实验装置，测定普朗克常量。
二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质表面的电子吸收光子的能量而逸出，形成电流的现象。
根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大动能与光子的能量成正比，与光的频率有关，而与光的强度无关。
光敏电阻是一种利用光电效应原理工作的传感器，其电阻值随光照强度的变化而变化。
光电管是一种利用光电效应将光信号转换为电信号的器件，其输出电流与入射光的强度成正比。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验装置2. 光敏电阻3. 光电管4. 可调光源5. 电流表6. 电压表7. 数据采集系统8. DataStudio软件四、实验内容及步骤1. 光敏电阻光电特性测试(1) 将光敏电阻接入电路，测量其在不同光照强度下的电阻值。
(2) 使用数据采集系统记录光敏电阻在不同光照强度下的电阻值。
(3) 分析光敏电阻的光电特性曲线，研究电阻值与光照强度的关系。
2. 光电管光电特性测试(1) 将光电管接入电路，调整光源的强度，测量不同光照强度下的光电流。
(2) 使用数据采集系统记录光电管在不同光照强度下的光电流。
(3) 分析光电管的光电特性曲线，研究光电流与光照强度的关系。
3. 普朗克常量测定(1) 调整光源的频率，测量光电管在不同频率下的光电流。
(2) 使用数据采集系统记录光电管在不同频率下的光电流。
(3) 根据光电效应方程，计算普朗克常量。
五、实验结果与分析1. 光敏电阻的光电特性曲线显示，随着光照强度的增加，光敏电阻的电阻值逐渐减小，呈现出线性关系。
2. 光电管的光电特性曲线显示，随着光照强度的增加，光电流逐渐增大，呈现出线性关系。
3. 通过实验测定的普朗克常量与理论值相符，验证了光电效应方程的正确性。
六、实验结论1. 光敏电阻的光电特性曲线表明，其电阻值与光照强度呈线性关系。
光电管特性的研究.(DOC)
光电管特性的研究.(DOC)
光电管是一种用于探测和测量光信号的电子器件，它能够将光能转化为电能。
光电管具有以下特性：
1. 光电效应：光电管中的光电子会通过光电效应从材料中释放出来。
当光子击中光电管的物质表面时，光子的能量将被吸收，使得束缚在物质中的电子受到激发而跃迁到导带中。
这些自由电子将能够产生电流，并且其强度正比于入射光的强度。
2. 光电增益：光电管中的光电子受到光子的激发后会进一步通过电子和空穴的扩散与增强效应而产生电流。
这种增益效应可以提高光电管的灵敏度和响应速度。
3. 波长选择性：不同材料的光电管对不同波长的光信号具有不同的响应特性。
一些特定的光电管可以选择性地对某一波长范围内的光信号进行检测，这使得光电管可以用于光谱分析和光学测量中。
4. 灵敏度：光电管具有高灵敏度的特性，即它能够很敏感地探测到较弱的光信号。
这使得光电管成为一种重要的光学探测器件，广泛应用于光通信、光测量和光谱仪器等领域。
5. 响应速度：光电管具有较快的响应速度，可以在微秒以下的
时间内完成对光信号的探测和转换。
这使得光电管非常适用于高速光信号的测量和检测。
6. 非线性特性：光电管的输出电流与入射光信号之间不一定是线性关系。
在较高的光强下，光电管可能会出现饱和现象，即输出电流不再随光强的增大而线性增加。
因此，在应用中需要注意光电管的工作范围和线性度。
通过对光电管特性的研究，可以进一步了解其工作原理、优缺点以及适用范围，为光电管的设计和应用提供指导。
这些特性的研究也可以推动光电管技术的发展，提高其灵敏度、响应速度和波长选择性，以满足不同领域的需求。
光电效应与光电管光电效应与光电管的特性与应用
光电效应与光电管光电效应与光电管的特性与应用光电效应与光电管：特性与应用引言：光电效应与光电管是现代光电子技术的重要组成部分。
光电效应指光照射到物质表面时，光子能量转化为电子能量的现象。
光电管则是利用光电效应制作的器件，用于检测、测量和转换光信号。
本文将详细探讨光电效应的基本原理、光电管的特性及其在科技领域的应用。
一、光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到金属等物质的表面时，导致电子从固体表面解离的现象。
这一现象的发现对于光与电的关系的理解具有重要意义。
光电效应发生的条件是光子具有足够的能量，即能量大于物质的逸出功。
当光子能量大于逸出功时，光子与金属表面的电子发生碰撞，并将一部分能量传递给电子。
这些能量较大的电子具备逸出金属的能力，因此从金属表面逸出，形成自由电子。
这些自由电子可被捕获并用于电流电压的产生。
二、光电管的特性光电管是利用光电效应制作的电子器件，其具有以下特性：1. 增益效应：光电管通过光电效应产生的电子可被放大，享受增益效应。
这使得光电管适用于需要放大微弱光信号或将光信号转换为电信号的应用。
2. 灵敏度：光电管对光信号的转换具有高度的灵敏度。
即使在非常低的光强下，光电管仍能够产生可观测的电信号，从而提高了测量的准确性。
3. 快速响应时间：光电管具有非常快速的响应时间，能够迅速将光信号转换为电信号。
这使得光电管在需要高频率响应的应用中具备重要意义，例如通信领域的光传输系统。
4. 宽波长范围：光电管对于不同波长的光信号具有较宽的接收范围。
这使得光电管可以应用于各种光谱范围内的测量和检测任务。
三、光电管的应用光电管的特性决定了它具有广泛的应用领域。
以下是一些主要的应用示例：1. 光通信：光电管作为光接收器件，在光通信系统中扮演重要角色。
它能够将光信号转换为电信号，并通过电路传输到接收端，实现光信号的传输和解码。
2. 光测量：光电管对光信号的高灵敏度和快速响应时间使其成为光测量领域的关键器件。
光电管特性的研究ppt
光电管特性的研究
-
一、实验目的
1、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。 2、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与 加在光电管两极间电压的关系。 3、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与 照在光电管阴极上光通量的关系。
重点：通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握 光电效应的实验原理
(xi x)2 (yi y)2
-
IHb(r12)a?
五、实验注意事项
1、实验仪器在打开后要预热10分钟。
2、光源电流不得超过400mA，光源电流过大，容易烧
坏灯泡。
3、在研究光电特性中，选取饱和光电流的电压值最
好不要选取拐点，因为பைடு நூலகம்点不稳定，一般选取饱和
区域中间值，以确保能够获得饱和光电流。
4、开启关闭实验仪器时，将电压旋钮和光源电流都
难点：最小二乘法处理数据
-
二、实验原理
按照光子理论，光电 效应是光子与电子碰撞，
光子把全部能量（h ）传
给电子，电子获得的能量， 一部分用来克服金属表面 对它的束缚，另一部分成 为该电子（光电子）逸出 金属表面后的动能。根据 能量守恒有
h 12mvm2ax W
-
二、实验原理
（一）光电流与加速电压的关系
-
光电倍增管
S i r2
验证了光电流与入射
光光通量的线性关系。
-
三、实验仪器
暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应 实验仪（包括稳压电源、可调稳压电源、位数子 电压表和电流表）。
暗匣
光电效应实 验仪
-
光电管
小灯泡
标尺
光电效应实验仪
-
四、实验内容
1、正确连接线路 按下图接好线路，使光电管阳极为高电势，
光电管的主要特性(精)
光电管的主要特性
1.主要性能
(1)光电管的伏安特性
♦在一定的光照射下，对光电器件的阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关 系称为光电管的伏安特性。
♦真空光电管和充气光电管的伏安特性分别如同(a )和(b )所示。
它是应用光 电传感器参数的主要依据。
再空光电晉 Cb ＞充％比電4T
光电管的伏安特性
(2) 光电管的光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间的所加电压一定时， 光通量和光电流之间的关系为光电管的光照特性。
♦光电管阴极材料不同，其光照特性也不同。
♦光照特性曲线的斜率(光电流与入射光通量之比称为光电管的灵敏度。
(3) 光电管光谱特性
♦一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们有不同的红限频率 vO ,因此它们 可用于不同的光谱范围。
♦即使照射在阴极上的入射光的频率高于红限频率 vO ,并且强度相同，随着入 射光频率的不同，阴极发射的光电子的数量还会不同，即同一光电管对于不同频 率的光的灵敏度不同，这就是光电管的光谱特性。
♦所以，对各种不同波长区域的光，应选用不同材料的光电阴极。
想里£。
红外光电管 红外电池
红外光电管和红外电池在电子元件中扮演着不同的角色，尽管它们都与红外光的感应和利用有关。
红外光电管（Infrared Photodiode or IR Phototransistor）：红外光电管是一种将红外光信号转换为电信号的光敏元件。
它通常由一个P-N结二极管或光电三极管构成，当接收到红外光时，其内部电导率会发生变化，产生电流。
红外光电管广泛应用于各种设备中，如遥控器接收器、安防系统中的运动检测器、自动门传感器等。
硅光电池（Silicon Solar Cell / Silicon Photoelectric Battery）：
硅光电池是一种光伏器件，它能将太阳光或其他光源（包括部分红外光谱）中的光能直接转化为电能。
在某些情况下，如果提到“红外电池”，可能是指专门设计用于捕获红外光谱部分能量的特殊类型的硅光电池，这类电池在低光照或者特定波长红外光环境下工作。
然而，通常情况下，硅光电池对可见光更敏感，而非专用于红外光。
红外光电管主要用于探测和传感应用，而硅光电池则主要用作能源转换器件。
虽然两者都可以响应红外光，
但它们的目的和工作原理有所不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
q0
－－电子电量
Voc
KT q0
ln
IL I SO
1
K
－－玻尔兹曼常数
T
－－热力学温度
Voc －－光电池开路输出电压
I L mA
UOC mV
100 80 60
1.0 0.8 0.6
40
20
0.4
0.2
0
2000
4000
Ge光电池光电特性
I L mA
UOC V
300
反向偏压/V 硅光电二极管伏安特性
Ic mA
8 6 500lx 700lx
600lx
4
2
400lx
300lx
0
10
20
30
40
V
硅光电三极管伏安特性
I L A
40 30
20
10
0
200
400
600
800
1000
E / lx
硅光电二级管光照特性
I L A
6
5 4 3 2 1 0 500 1000
0
4000
6000Leabharlann 800010000
波长 A
光电池的光谱特性
100
硅光电池
相 对 光 电 流 / ％
80 60 40 20 硒光电池
0
1500
3000
4500 6000
7500
/Hz
光电池的频率特性
§7－3－3光敏二级管和光敏三级管
一、光敏二级管
P
N
E
I
E
R
100lx 200lx 300lx 400lx
二、内光电效应
绝大多数高电阻半导体受光照后吸收光子能量，产生电阻 率降低而易于导电的现象称为内光电效应。
电子能量E
Eg －
自由电子所占能带 不存在电子的能带
禁带宽度
导带
Eg
禁带
0
Eg h
红限
价带
价电子所占的能带
⒈光敏电阻
镀金电极
RG
RL
+
U0
－
CdS半导体
⒉光电导材料
单质 氧化物 Cd化合物 Pb化合物 其它
7 6 5 4 3 2 1 0 50 100
V /V
光敏电阻的伏安特性
0.30 0.25 光电流/mA
0.20 0.15 0.10 0.05 0 0.6 光通量/lm 光敏电阻的光照特性 1.2
100 相对灵敏度/％ 80 60 40 20 硫化镉 0 硫化铊 硫化铅
15000
入射光波长/ A 光敏电阻的光谱特性
A
1000 2500V
D4
R4
每级电压为50～ 100V，适用于弱 光下工作，强光 易损坏光电倍增 管
R3
R2
D3 D2
D1
R1
K
设每级倍增率为 （一个电子能轰击出 个次级电子）， n 若有n个次阴极，则总的光电流倍增系数为 c ， c 为 各级次阴极 电子收集效率。倍增管阳极电流 I 与阴极电流 I 0 的关系为
Se ZnO CdS
Ge PbO CdSe
Si
CdTe
PbS
InSb
PbSe
SbS3
PbTe
⒊光敏电阻的特性
⑴暗电阻、亮电阻与光电流 ⑵伏安特性 ⑶光照特性 ⑷光谱特性 ⑸光敏电阻响应时间 和频率特性 为光电流上升为稳定值的63％所需要的时间 越大，频率特性越差
I / A
V
光敏二级管的伏安特性
二、光敏三级管
＋ ＋ N P N － E －
RL
u0
波长短，光子在半导体表面被 吸收，波长长时能量小
三、光电管的特性
硅
锗
相 对 灵 敏 度 / ％
10 3 A
光电三极管光谱特性
I L A
1000lx 60 800lx
40
20
600lx
400lx
0
－10
－20
－30
b.
作为电源使用 人造卫星 野外灯塔 微波站
光
SiO2 膜
P
N
－ ＋
RL
光电池有方形 圆形 三角形 环形等
P
－ － －
＋ ＋ ＋
N ＋ P N
－
Voc P N
mA
＋ －
IL
－－光电池的输出短路电流
I I L I SO e qu / KT 1
I SO －－无光照时PN结反向饱和电流
30000
相 对 灵 敏 度 / ％
100
80 60 40 20 0 10 100
硫化铅
硫化镉 1000 10000
/Hz
光敏电阻的频率特性
§7－3－2 光电池
光电池能直接将光通量转变为电动势，实际为电压源
一、结构和工作原理
硼扩散层
P型电极
I
N型硅片
P-N结
电极
光电池的结构原理图
1.用途
a. 作光电探测器使用 红外辐射探测器 光电读出 光电耦合
1 h m0 2 A0 2
A0
－电子逸出功 －电子逸出时速率 －入射光的频率
0
I / mA
16 12 8 4 80 V / V 光通量 20 40 60 真空光电管的伏安特性
0
I / A
强光
12 8 4 2
弱光
0
20 40 60 80
充气光电管伏安特性
V /V
⑴光电子是否产生取决于光子能量，这意味着每一种金 属物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率。光线 的频率若低于红线频率，光子能量不足以使物体内电子 逸出
0.6
200
0.4
100
0.2
0
2000
4000
Si光电池光电特性
脉冲光信号变换电路
Rb
RL
u0
－10V
＋10V
ic
1K
ic
1K
u0
usc
＋4V
Rf
1K
ic
2CR
100
usc
2CR
A
usc
2 AD 7
光电池用以探测缓慢变化光信号的电路
相 对 灵 敏 度 ％
100 80 60 硒 硅
40
20
/
⑵光的频率不变，光越强，光电子越多，光强意味着光 子数目多逸出的电子数目也越多
⑶光电子逸出时具有初始动能，因此光电管即使没有正 向电压也会有电流，为了使光电流为零，必须加反相电 压，反相电压与光的频率成正比
2．光电倍增管
阴极K 第一倍 增级 第二倍
增级
第四倍 增级
第三倍 增级
阳极A
R5
RL
U0
E / lx
硅光电三级管光照特性
§7－4新型光电器件 一、PIN光电二级管
P
I
N
信号光
导带
价带
P型层很薄使光子很快进入I区
I区电阻很大可加较高电压 高的电阻使暗电流明显减小，这些产生的光生电子－ 空穴对将立刻被电场分离并作快速漂移运动
I I 0 M I 0 c
n
光电倍增管的放大倍数与极间电压之间的关系
10
放大倍数
8
10
6
极间所加电压 越稳定越好
10 4 10
2
25
50
75
100
125
极间电压/V
光谱特性与阴极所用的材料有关
阴极 锑铯－
灵敏度高
7000 A
可见光范围
25 30%
银氧铯－红外光源 锑铯－紫外光源
第七章
光电式传感器
§ 7－1 光电效应
光电传感器是一种将光学量（光通量、照度）的变化转 换为电量（电压、电流）变化的传感器 一、外光电效应 在光线的作用下，金属内的电子逸出金属表面，向外发 射的现象称为外光电效应，基于外光电效应的器件有光电 管和光电倍增管。
1．光电管
A
h
K
对于光子
E h