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光電�
閱讀�14044�(shí)間:2010-09-29 11:54:36

  定義:一種光敏元件,�(dāng)它受到輻射后,并從陰極釋放出電子�電子�??煞�?a href="http://www.3575.com.cn/3813.html" target="_blank">真空光電�和充氣光電管�
  光電管(phototube)基于外光電效應(yīng)的基�光電�(zhuǎn)換器件。光電管可使光信�(hào)�(zhuǎn)換成電信�(hào)。光電管的典型結(jié)�(gòu)是將球形玻璃殼抽成真�,在�(nèi)半球面上涂一層光電材料作為陰�,球心放置小球形或小�(huán)形金屬作為陽�。若球內(nèi)充低壓惰性氣體就成為充氣光電管。光電子在飛向陽極的過程中與氣體分子碰撞而使氣體電離,可增加光電管的靈敏度。用作光電陰極的金屬有堿金屬、汞、金、銀等,可適合不同波段的需�。光電管靈敏度低、體積大、易破損,已被固體光電器件所代替�

原理

  光電管原理是光電效應(yīng)。一種是半導(dǎo)體材料類型的光電�,它的工作原理光電二極管又叫光敏二極�,是利用半導(dǎo)體的光敏特性制造的光接受器件。當(dāng)光照�(qiáng)度增加時(shí),pn�(jié)兩側(cè)的p區(qū)和n區(qū)因本征激�(fā)�(chǎn)生的少數(shù)載流子濃度增�,如果二極管反偏,則反向電流增大,因此,光電二極管的反向電流隨光照的增加而上�。光電二極管是一種特殊的二極管,它工作在反向偏置狀�(tài)�。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺�。如我們樓道用的光控開�(guān)。還有一種是電子管類型的光電�,它的工作原理用堿金屬(如鉀、鈉、銫等)做成一�(gè)曲面作為陰極,另一�(gè)極為陽極,兩極間加上正向電壓,這樣�(dāng)有光照射�(shí),堿金屬�(chǎn)生電�,就�(huì)形成一束光電子電流,從而使兩極間導(dǎo)�,光照消�,光電子流也消失,使兩極間斷��

光電效應(yīng)原理圖


  光照射到某些物質(zhì)�,引起物�(zhì)的電性質(zhì)�(fā)生變�。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。金屬表面在光輻照作用下�(fā)射電子的效應(yīng),發(fā)射出來的電子叫做光電子。光波長小于某一臨界值時(shí)方能�(fā)射電�,即極限波長,對(duì)�(yīng)的光的頻率叫做極限頻�。臨界值取決于金屬材料,而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強(qiáng)度無�(guān),這一�(diǎn)無法用光的波�(dòng)性解�。還有一�(diǎn)與光的波�(dòng)性相矛盾,即光電效應(yīng)的瞬�(shí)�,按波動(dòng)性理論,如果入射光較�,照射的�(shí)間要長一�,金屬中的電子才能積累住足夠的能�,飛出金屬表�??墒�?shí)是,只要光的頻率高于金屬的極限頻�,光的亮度無論強(qiáng)弱,光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬�(shí)�,不超過十的�(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有�(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量�)所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效�(yīng)由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)�(xiàn),對(duì)�(fā)展量子理論起了根本性作�,在光的照射下,使物體中的電子脫出的�(xiàn)象叫做光電效�(yīng)(Photoelectric effect)� 光電效應(yīng)分為光電子發(fā)�、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏打效�(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面,又稱外光電效應(yīng)。后兩種�(xiàn)象發(fā)生在物體�(nèi)�,稱為內(nèi)光電效應(yīng)�
  光電效應(yīng)里,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金屬表面射出,與光照方向無關(guān) ,光是電磁波,但是光是高頻震蕩的正交電磁�(chǎng),振幅很小,不會(huì)�(duì)電子射出方向�(chǎn)生影��

分類

  光電管可分為真空光電管和充氣光電管兩��

一、真空光電管
  真空光電管(又稱電子光電管)由封裝于真空管內(nèi)的光電陰極和陽極�(gòu)�。當(dāng)入射光線穿過光窗照到光陰極上�(shí),由于外光電效應(yīng)(見光電式傳感器�,光電子就從極層�(nèi)�(fā)射至真空。在電場(chǎng)的作用下,光電子在極間作加速運(yùn)�(dòng),被高電位的陽極接�,在陽極電路內(nèi)就可�(cè)出光電流,其大小取決于光照強(qiáng)度和光陰極的靈敏度等因素。按照光陰極和陽極的形狀和設(shè)置的不同,光電管一般可分為 5種類�。①中心陰極型:這種類型由于陰極面積很小,受照光通量不大,僅適用于低照度探測(cè)和光子初速度分布的測(cè)�。②中心陽極型:這種類型由于陰極面積�,對(duì)入射聚焦光斑的大小限制不�;又由于光電子從光陰極飛向陽極的路程相同,電子渡越時(shí)間的一致性好;其缺�(diǎn)是光電子接收特性差,需要較高的陽極電壓(圖a�。③半圓柱面陰極型:這種�(jié)�(gòu)有利于增加極間絕緣性能和減少漏電流(圖b)。④平行平板極型:這種類型的特�(diǎn)是光電子從陰極飛向陽極基本上保持平行直線的軌�,電極對(duì)于光線入射的一致性好。⑤帶圓筒平板陰極型:它的特�(diǎn)是結(jié)�(gòu)緊湊、體積小、工作穩(wěn)��

二、充氣光電管
  充氣光電管(又稱離子光電管)由封裝于充氣管內(nèi)的光陰極和陽極構(gòu)�。它不同于真空光電管的是,光電子在電�(chǎng)作用下向陽極�(yùn)�(dòng)�(shí)與管中氣體原子碰撞而發(fā)生電離現(xiàn)�。由電離�(chǎn)生的電子和光電子一起都被陽極接�,正離子卻反向運(yùn)�(dòng)被陰極接收。因此在陽極電路�(nèi)形成�(shù)倍于真空光電管的光電�。充氣光電管的電極結(jié)�(gòu)也不同于真空光電管。常用的電極�(jié)�(gòu)有中心陰極型、半圓柱陰極型和平板陰極型。充氣光電管缺點(diǎn)是在工作過程中靈敏度衰退很快,其原因是正離子轟擊陰極而使�(fā)射層的結(jié)�(gòu)破壞。充氣光電管按管�(nèi)充氣不同可分為單純氣體型和混合氣體型。①單純氣體型:這種類型的光電管多數(shù)充氬氣,�(yōu)�(diǎn)是氬原子量小,電離電位低,管子的工作電壓不高。有些管�(nèi)充純氦或純氖,使工作電壓提高。②混合氣體型:這種類型的管子常選氬氖混合氣�,其中氬�10%左�。由于氬原子的存在使處于亞穩(wěn)�(tài)的氖原子碰撞后即能恢�(fù)常態(tài),因此減少惰��

主要特�

  �1)光電管的伏安特�
  在一定的光照射下,對(duì)光電器件的陰極所加電壓與陽極所�(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特��
  �2)光電管的光照特�
  �(dāng)光電管的陰極和陽極之間所加的電壓一定時(shí),光通量與光電流之間的關(guān)�。光照特性曲線的斜率稱為光電管的靈敏��

光電管伏安特性圖


 ?�?� 光電管的光譜特�
  一般光電陰極材料不同的光電管有不同的紅限頻�,因此它們可用于不同的光譜范��
  另外,同一光電管對(duì)于不同頻率的光的靈敏度不�。以GD-4型光電管為例,陰極是用銻銫材料制�,其紅限λc=700nm,對(duì)可見光范圍的入射光靈敏度比較�。適用于白光光源,被�(yīng)用于各種光電式自�(dòng)檢測(cè)儀表中�
  �(duì)紅外光源,常用銀氧銫陰極,構(gòu)成紅外探�(cè)��
  �(duì)紫外光源,常用銻銫陰極和鎂鎘陰極�

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