最新61光电效应和光电器件汇总

（a）
（b）
（a）结构 （b）图形符号 图6.13 光电池
6.1 光电效应和光电器件
（2）基本特性
①光谱特性 光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。 图8-16为 硅光电池和硒光电池的光谱特性曲线。从图中可知， 不同 材料的光电池， 光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同 的，硅光电池波长在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。 硅光电池的光谱响应波长范围为0.4~1.2μm，而硒光电池只 能为0.38~0.75μm。可见，硅光电池可以在很宽的波长范围 内得到应用。
6.1 光电效应和光电器件
S/ %
10 0 80 60 40 20 0
硒 硅
400 600 800 1000 1200 / nm
3.光电特性
指当光敏晶体管加
上一定电压时，输出电
流与光照度之间的关系。
光敏二极管光电特性的
线性较好，而光敏三极
管在照度小时，光电流
随照度增加而较小，并
且在光照足够大时，输 出电流有饱和现象。
图 6.11 光敏晶体管光电特性
1—光敏二极管光电特性 2—光 敏三极管光电特性
6.1 光电效应和光电器件
式中：m——电子质量； v——电子逸出速度。
6.1 光电效应和光电器件
2. 内光电效应 在光线照射下，物体内的电子不能逸
出物体表面，而使物体的电导率发生变 化或产生光生电动势的效应称为内光电 效应。
基于内光电效应的光电元件有光敏电 阻、光敏二极管、光敏三极管和光敏晶 闸管等 。
6.1 光电效应和光电器件
6.1 光电效应和光电器件
（a）
（b）
（a）光敏电阻的结构
（b）光敏电阻图形符号
图 6.4 光敏电阻
1—梳状电极 2—光导体 3—透光窗口 4—外壳
5—绝缘基体 6—黑色玻璃支柱 7—引脚
6.1 光电效应和光电器件
(2) ①暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值
称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 ②亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称
图 6.2 光电管符号及测量电路
6.1 光电效应和光电器件
（2）光电倍增管
①光电倍增管的结构
图 6.3 光电倍增管结构
6.1 光电效应和光电器件
②光电倍增管的工作原理 光电倍增管是利用二次电子释放效应，
将光电流在管内部进行放大。 所谓的二次电子是指当电子或光子以
足够大的速度轰击金属表面而使金属内 部的电子再次逸出金属表面，这种再次 逸出金属表面的电子叫做二次电子。
为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 ③光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。
6.1 光电效应和光电器件
（3）光敏电阻的光电特性 在光敏电阻两端电压固定不变时，光
照度与电阻及电流间的关系称为光电特 性。
（a）光照—电阻特性
（b）光照—电流特性
图 6.5 光敏电阻的光电特性
6.1 光电效应和光电器件
3．光敏晶体管 光敏晶体管通常指光敏二极管和光敏三
极管，它们的工作原理是基于内光电效 应。 （1）光敏二极管
6.1 光电效应和光电器件
（a）内部结构 （b）图形符号 （c）基本电路 图 6.6 光敏二极管
1—负极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—正极引脚
6.1 光电效应和光电器件
（2）光敏三极管
敏感，这就是光敏晶 体管的光谱特性，如
1—硅光敏晶体管 2—鍺光敏 晶体管
图6.9所示。
6.1 光电效应和光电器件
2.伏安特性
在一定照 度下，光电 流I与光敏元 件两端电压U 的对应关系 称为伏安特 性。
（a）光敏二极管伏安特性
（b）光敏三极管伏安特性
图 6.10 光敏晶体管伏安特性
6.1 光电效应和光电器件
(a) 内部组成
（b）图形符号
图 6.7 光敏三极管
1—集电极引脚 2—管芯 3—外壳
4—玻璃透光镜 5—发射极引脚
图 6.8 光敏三极管基本电路
6.1 光电效应和光电器件
（3）光敏晶体管的基本特性
1.光谱特性
在入射光照度一
定时，光敏晶体管的
相对灵敏度随光波波
长的变化而变化，一
种光敏晶体管只对一
定波长范围的入射光 图 6.9 光敏晶体管的光谱特性
61光电效应和光电器件
6.1 光电效应和光电器件
1.外光电效应 在光线照射下，电子逸出物体表面 向外发射的现象称为外光电效应，也叫 光电发射效应。 基于外光电效应的光电元件有光电管 和光电倍增管等。
6.1 光电效应和光电器件
每个光子具有的能量：
E h
爱因斯坦的光电效应方程 ：
1mv2 hfA 2
3．光生伏特效应 在光线作用下，使物体产生一定方向
电动势的现象称为光生伏特效应。 基于光生伏特效应的光电元件有光
电池。
6.1 光电效应和光电器件
6.1.2 光电器件 1．光电管和光电倍增管 （1）光电管
-
图 6.1 光电管的结构 1—阳极A 2—阴极K 3—石英玻璃外壳 4—抽气管蔕 5—阳极引脚 6—阴极引脚
6.1 光电效应和光电器件
4．光电池 （1）结构及工作
原理
当 光 照 射 到 PN 结 的 一个面，例如P型面时， 若光子能量大于半导体 材料的禁带宽度，那么P 型区每吸收一个光子就
产生一对自由电子和空 穴， 电子-空穴对从表面 向内迅速扩散， 在结电
场的作用下，最后建立
一个与光照强度有关的 电动势。
6.1 光电效应和光电器件
2．光敏电阻 （1）工作原理 光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导
体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性， 纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压， 也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值 （暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的 阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增 大。 一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越 好， 此时光敏电阻的灵敏度高。
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4.温度特性
指暗电流及亮电流 与温度的关系。
温度变化对光敏晶 体管的亮电流影响不 大，但对暗电流的影 响非常大，并且是非 线性的，将给微光测 量带来误差。
图6.12 光敏晶体管的温度特性 1—亮电流 2—暗电流
6.1 光电效应和光电器件
5.响应时间 工业用的硅光敏二极管的响应时间
为10-5～10-7S 左右，光敏三极管的响应 时间比二极管约慢一个数量级，因此在 要求快速响应或入射光、调制光频率较 高时应选用光敏二极管。