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什么是光电管?

发布时间:2013-08-03

光电管的简介

光电管
光电管

今天我为大家讲解一下光电管的内容,随着技术的发展,光电管在社会里面的应用会越来越广泛。由此光电管的前景是十分的好。下面的内容主要为各位分析了光电管的原理与光电管的参数及特性。

光电管(phototube)是一种光敏元件,基于外光电效应的基本光电转换器件。光电管可使光信号转换成电信号。光电管分为真空光电管和充气光电管两种。光电管的典型结构是将球形玻璃壳抽成真空,在内半球面上涂一层光电材料作为阴极,球心放置小球形或小环形金属作为阳极。若球内充低压惰性气体就成为充气光电管。光电子在飞向阳极的过程中与气体分子碰撞而使气体电离,可增加光电管的灵敏度。用作光电阴极的金属有碱金属、汞、金、银等,可适合不同波段的需要。光电管灵敏度低、体积大、易破损,已被固体光电器件所代替。

光电管的原理

光电管原理是光电效应。一种是半导体材料类型的光电管,它的工作原理光电二极管又叫光敏二极管,是利用半导体的光敏特性制造的光接受器件。当光照强度增加时,PN结两侧的P区和N区因本征激发产生的少数载流子浓度增多,如果二极管反偏,则反向电流增大,因此,光电二极管的反向电流随光照的增加而上升。光电二极管是一种特殊的二极管,它工作在反向偏置状态下。常见的半导体材料有硅、锗等。如我们楼道用的光控开关。还有一种是电子管类型的光电管,它的工作原理用碱金属(如钾、钠、铯等)做成一个曲面作为阴极,另一个极为阳极,两极间加上正向电压,这样当有光照射时,碱金属产生电子,就会形成一束光电子电流,从而使两极间导通,光照消失,光电子流也消失,使两极间断开。

光电管
光电管

光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性作用,在光的照射下,使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(Photoelectric effect)。 光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

光电效应里,电子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金属表面射出,与光照方向无关 ,光是电磁波,但是光是高频震荡的正交电磁场,振幅很小,不会对电子射出方向产生影响。

光电管的参数及特性

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。

2、光电管的光照特性

当光电管的阴极和阳极之间所加的电压一定时,光通量与光电流之间的关系。

光照特性曲线的斜率称为光电管的灵敏度。

1-氧铯阴极;2-锑铯阴极。

3、光电管的光谱特性

一般光电阴极材料不同的光电管有不同的红限频率,因此它们可用于不同的光谱范围。

另外,同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同。以GD-4型光电管为例,阴极是用锑铯材料制成,其红限λc=700nm,对可见光范围的入射光灵敏度比较高。适用于白光光源,被应用于各种光电式自动检测仪表中。

对红外光源,常用银氧铯阴极,构成红外探测器。

对紫外光源,常用锑铯阴极和镁镉阴极。

总而言之,通过这次文章的学习,我们获得了很多,了解到光电管是一种光敏元件,但学海无涯,我们还得一如既往的努力踏实的学习,只有这样才能成为合格的人才。

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