【正文】 號 CdS光敏電阻的穩(wěn)定性。由于不同材料的光敏， 20 40 60 80 100 I / % f / Hz 0 10 102 103 104 電阻 時延特性不同，所以它們的頻率特性也不同，如圖。超過最高工作電壓和最大額定電流，可能導(dǎo)致光敏電阻永久性損壞。在一定的光照度下，所加的電壓越大，光電流越大，而且無飽和現(xiàn) 50 100 150 200 1 2 U/V 0 20 40 象。圖中曲線 2分別表示照度為 零 及照度為 某值 時的伏安特性。因此， 在選用光敏電阻時，應(yīng)把光敏電阻的材料和光源的種類結(jié)合起來考慮 ，才能獲得滿意的效果。 0 1 2 3 4 5 I/mA L/lx 1000 2021 （ 3）光譜特性 光譜特性與光敏電阻的材料有關(guān)。因此它不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻的不足之處。在一定外加電壓下，光敏電阻的光電流和光通量之間的關(guān)系。 而且體積小 、重量輕 、 性能穩(wěn)定 、 價格便宜 ， 因此應(yīng)用比較廣泛 。 如果把光敏電阻連接到外電路中 ， 在外加電壓的作用下 ， 用光照射就能改變電路中電流的大小 ， 其連線電路如圖所示 。 圖 （ c） 是光敏電阻的代表符號 。 RG 1 2 3 4 5 6 7 (a)結(jié)構(gòu) (b)電極 (c)符號 它是在一定的掩模下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的 。 6黑色絕緣玻璃 。 4電極 。 2玻璃窗口 。 為了獲得高的靈敏度 ， 光敏電阻的電極一般采用 梳狀 圖案 ， 結(jié)構(gòu) 見下圖 。 管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個歐姆接觸電極的光電導(dǎo)體 。 一種光電導(dǎo)體，存在一個照射光的波長限 λC，只有波長小于 λC的光照射在光電導(dǎo)體上，才能產(chǎn)生電子在能級間的躍遷，從而使光電導(dǎo)體電導(dǎo)率增加。 第三節(jié) 內(nèi)光電效應(yīng)器件 1. 光敏電阻的工作原理和結(jié)構(gòu) 當(dāng)光照射到光電導(dǎo)體上時，若光電導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體材料，而且光輻射能量又足夠強，光導(dǎo)材料價帶上的電子將激發(fā)到導(dǎo)帶上去，從而使導(dǎo)帶的電子和價帶的空穴增加，致使光導(dǎo)體的電導(dǎo)率變大。 優(yōu)點：靈敏度高，光譜響應(yīng)范圍寬，體積小、重量輕、機械強度高，耐沖擊、耐振動、抗過載能力強和壽命長等。 利用物質(zhì)在光的照射下電導(dǎo)性能改變或產(chǎn)生電動勢的光電器件 稱 內(nèi)光電效應(yīng)器件 ，常見的有 光敏電阻、光電池 和 光敏晶體管 等。對于較好的管子，在很寬的光通量范圍之內(nèi)，這個關(guān)系是線性的，即入射光通量小于 104lm時，有較好的線性關(guān)系。增加的部分是宇宙射線對閃爍體的照射而使其激發(fā) ，被激發(fā)的閃爍體照射在光電倍增管上而造成的 ， 本底電流 具有 脈沖形式 。 （ 3） 暗電流和本底脈沖 一般在使用光電倍增管時 ， 必須把管子放在暗室里避光使用 ， 使其只對入射光起作用；但是由于環(huán)境溫度 、 熱輻射和其它因素的影響 ， 即使沒有光信號輸入 ， 加上電壓后陽極仍有電流 ， 這種電流稱為 暗電流 ，這是熱發(fā)射所致或場致發(fā)射造成的 ， 這種暗電流通常可以用補償電路消除 。 光電倍增管的最大靈敏度可達 10A/lm，極間電壓越高，靈敏度越高；但極間電壓也不能太高，太高反而會使陽極電流不穩(wěn)。 2. 主要參數(shù) ni?ni?ni? 103 104 105 106 25 50 75 100 125 極間電壓 /V 放大倍數(shù) 光電倍增管的特性曲線 （ 2）光電陰極靈敏度和光電倍增管總靈敏度 一個光子在陰極上能夠打出的平均電子數(shù)叫做光電倍增管的 陰極靈敏度 。一般陽極和陰極之間的電壓為 1000~2500V，兩個相鄰的倍增電極的電位差為 50~100V。 i — 光電陰極的光電流 光電倍增管的電流放大倍數(shù) β為 β= I / i = M與所加電壓有關(guān)， M在 105~108之間，穩(wěn)定性為 1％左右，加速電壓穩(wěn)定性要在 ％以內(nèi)。 （ 1）倍增系數(shù) M 倍增系數(shù) M等于 n個倍增電極的二次電子發(fā)射系數(shù) δ的乘積。光電倍增管的靈敏度就比普通光電管高幾萬倍到幾百萬倍。 光陰極是由半導(dǎo)體光電材料銻銫做成；次陰極是在鎳或銅 鈹?shù)囊r底上涂上銻銫材料而形成的 ， 次陰極多的可達 30級 ；陽極是最后用來收集電子 入射光 光電陰極 第一倍增極 陽極 第三倍增極 的，收集到的電子數(shù)是陰極發(fā)射電子數(shù)的 105~106倍。 這時常用光電倍增管對電流進行放大 ， 下圖為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 。 一般充氣光電管當(dāng)入射光頻率大于 8000Hz時，光電流將有下降趨勢，頻率愈高，下降得愈多。另外，銻鉀鈉銫陰極的光譜范圍較寬，為 3000~8500197。對 紅外光源 ，常用銀氧銫陰極，構(gòu)成紅外傳感器。它對可見光范圍的入射光靈敏度比較高，轉(zhuǎn)換效率： 25%~30%。 國產(chǎn) GD4型的光電管，陰極是用銻銫材料制成的。除此之外，即使照射在陰極上的入射光的頻率高于紅限頻率 υ0，并且強度相同，隨著入射光頻率的不同，陰極發(fā)射的光電子的數(shù)量還會不同，即同一光電管對于不同頻率的光的靈敏度不同，這就是光電管的光譜特性。 保持光通量和陰極電壓不變，陽極電流與光波長之間的關(guān)系叫光電管的光譜特性。 光照特性曲線的斜率（光電流與入射光光通量之間比）稱為光電管的靈敏度。曲線 1表示 氧銫陰極 光電 管的光照特性，光電流 I與光通量成線性關(guān)系。 圖 光電管的伏安特性 50 20μlm 40μlm 60μlm 80μlm 100μlm 120μlm 100 150 200 0 2 4 6 8 10 12 陽極與末級倍增極間的電壓 /V IA/ μA （ 2） 光電管的光照特性 通常指當(dāng)光電管的陽極和陰極之間所加電壓一定時，光通量與光電流之間的關(guān)系為光電管的光照特性。 光電管的伏安特性如圖所示 。 第二節(jié) 外光電效應(yīng)器件 光電器件的性能主要由伏安特性 、 光照特性 、 光譜特性 、 響應(yīng)時間 、 峰值探測率和溫度特性來描述 。陰極裝在玻璃管內(nèi)壁上，其上涂有光電發(fā)射材料。兩者結(jié)構(gòu)相似，如圖。 利用物質(zhì)在光的照射下發(fā)射電子的外光電效應(yīng)而制成的光電器件， 一般都是真空的或充氣的光電器件，如光電管和光電倍增管。如果電子遷移率比空穴大，那么空穴的擴散不明顯，則電子向未被光照部分?jǐn)U散，就造成光照射的部分帶正電，未被光照射部分帶負電，光照部分與未被光照部分產(chǎn)生光電動勢。 當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時，有載流子濃度梯度將會產(chǎn)生側(cè)向光電