光電流?定義

要金屬發(fā)射電子的條件是:入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率。

當有光電子發(fā)出后，光電流的強度跟入射光強度成正比。

光敏電阻的光電流:亮電流與暗電流之差。

暗電阻、暗電流:光敏電阻在室溫條件下，光照消失之后，經(jīng)過一段時間所測得電阻值稱為暗電阻。此時在給定的電壓下流過的電流就是暗電流。

亮電阻、亮電流:光敏電阻在某一光照下的阻值稱為亮電阻。此時流過的電流稱為亮電流。

光電二極管。光敏二極管與半導體二極管在結(jié)構上是類似的,其管芯是一個具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結(jié)時，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。常見的有2CU、2DU等系列。

光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。 通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。當具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度?；咎匦?(1)光譜特性 (2)伏安特性(3)光照特性(4)溫度特 5)頻率響應性

當一束光落在 psd 上，相應于光能量的電荷在入射點產(chǎn)生，電荷通過 p 型電阻層被電極收集。p 型層 是均勻一體的電阻層，被電極收集到的光電流與入射 點和電極間距成反比。 由此可得出如下公式:i1 和 i2 是電極的光電流， l 和 i0 分別代表電極間距和總光電流。 當 psd 幾何中心設定為坐標原點: 當 psd 一端設定為坐標原點: 由公式(3)，(4)，(7)，(8)顯示，不同的比率可得出相應的與光能量無關的入射光點的位置。

1.光敏二極管

光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)

暗電流、光電流(光照越強，光電流?)

2.光敏三極管

基極無引出線，集電極相對于發(fā)射極為正電壓

當光照射在集電結(jié)上時, 就會在結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對, 從而形成光電流, 相當于三極管的基極電流。因此集電極電流是光生電流的β倍, 所以光敏晶體管有放大作用。

1、 光照特性

光電管光照特性是指在光源光譜不變和一定的陽極電壓下，光電流與光照強度之間的關系。當光照較弱，光電流密度在幾十uA/cm之內(nèi)時，陰極發(fā)射的光電子數(shù)，即光電流大小與光照強度呈線性關系;但當強光照射時，則會偏離線性，陰極發(fā)射光電子過程會產(chǎn)生光電疲乏，使光電流出現(xiàn)飽和。

對于光電測量應用來說，強光照射時，光電管將受到光照特性偏離線性的限制;而當很弱的光照射時，光電管則受到暗電流及暗電流的漲落所引起的噪聲限制。

2、 光譜特性

光電管的光譜特性是指光電陰極發(fā)射能力與光波波長的關系。真空光電管的光譜特性主要取決于光電陰極的類型、厚度及光窗材料。由于光電管的結(jié)構特點和制造工藝不同，即使光電陰極相同，各管子之間的光譜響應曲線也都會存在有一定差別。

3、 伏安特性

在具有一定輻射光譜的光源并以一定光通量照射時，光電管的輸出電流與陽極電壓的關系曲線稱為光電管的伏安特性。正常的光電管，不論其結(jié)構如何，其伏安特性都會出現(xiàn)飽和區(qū)，一般在陽極電壓為50V-100V時，真空光電管的所有光電子都會到達陽極，光電流開始飽和。能使光電流達到飽和所對應的陽極電壓稱為飽和電壓，不同電極結(jié)構的光電飽和電壓不同;就同一光電管而言，由于空間電荷的影響，飽和電壓也會隨著照射光的光通量的增大而提高;另外，光電管伏安特性還與入射光的波長有關，即使光通量相當，波長不同，飽和電壓也不同，這是因為波長短的光比波長長的光激發(fā)出的光電子初速度要大的緣故。

采用薄膜高阻層陰極的光電管的伏安特性曲線會不存在飽和現(xiàn)象，而是始終緩慢上升，有時還會出現(xiàn)光電流迅速躍升的反?，F(xiàn)象，這是由于陽極這時接收到的不只是光電子，而且還有二次電子引起的。

圖1-4 給出了真空光電管的伏安特性曲線的一般形式。

4、 頻率特性

當光電管受到交變脈沖光照射時，陽極輸出的光電流的脈沖幅度與調(diào)制光的頻率間的關系稱為光電管的頻率特性。通常光電管在低頻區(qū)工作時，光電流不受頻率的影響;而在高頻區(qū)工作時，光電流將隨頻率的提高而減小，這表明光電轉(zhuǎn)換過程出現(xiàn)了惰性。惰性的出現(xiàn)與光電子在極間的渡越時間、極間電容的大小、管子的結(jié)構和工作電壓有關。

5、 穩(wěn)定性

(1)時間穩(wěn)定性。光電管具有良好的短期穩(wěn)定性，但若連續(xù)使用，靈敏度就有下降的趨勢，特別是在強光照射下更是如此。但是靈敏度的下降在開始時塊，后來就較慢，最后幾乎保持不變，趨于穩(wěn)定。

光電管的靈敏度的變化可分為可逆和不可逆兩種類型，把使用過的管子在黑暗環(huán)境中存放一定時間，其靈敏度可以全部或部分地得到恢復，這就是可逆的變化，這種變化稱為光電管的疲乏;反之，靈敏度不可恢復的變化就是不可逆變化，這種變化稱為光電管的衰老。光電管的時間穩(wěn)定性主要取決于陰極的光電疲乏和衰老特征，而這與陰極的種類、照射光的強弱及光的波長有關。此外，還與光電管的結(jié)構、陰極表面狀況、玻殼清潔程度、基底的材料和管內(nèi)殘余氣體有關。

(2)溫度穩(wěn)定性。光電管的靈敏度還會受到環(huán)境溫度的影響，而且這種影響對不同的光電陰極的光電管不同。比如，對銻銫陰極來說，溫度為10攝氏度到45攝氏度時，其靈敏度基本不變，但溫度升到150攝氏度時，靈敏度會顯著下降;而銀氧銫光電陰極溫度升高到100攝氏度到150攝氏度時，光電流會有所增加，但此時陰極的熱發(fā)射也顯著上升，而當溫度超過200攝氏度時，光電流又會減少，而且是不可逆的;對于無金屬襯底的半透明銻銫或銀氧銫光電陰極，溫度降到負50攝氏度時，靈敏度會下降很多等。

6、 暗電流

在完全沒有光照射時光電管陽極的輸出電流就是暗電流。光電管內(nèi)產(chǎn)生暗電流的原因是陽極與陰極間的漏電流和陰極的熱發(fā)射，可以用在陰極上加上相對陽極為正的電位，熱發(fā)射即應消失，而漏電流不變的辦法來區(qū)分這兩種暗流。降低熱發(fā)射的方法是采用大逸出功的陰極與減少陰極的實際尺寸，比如銻銫陰極在室溫下的熱發(fā)射就遠小于銀氧銫陰極。

7、 噪聲

光電管的噪聲可分為暗電流脈沖噪聲和寄生在信號中的噪聲。產(chǎn)生噪聲的原因主要有:陰極發(fā)射不均勻引起的散粒噪聲，這種噪聲對陰極的光電發(fā)射和熱發(fā)射都會存在;負載電阻上產(chǎn)生的熱噪聲。光電管在探測弱光時，熱噪聲是主要的。

散粒噪聲電壓與負載電阻成正比，而熱噪聲電壓則正比于負載電阻的平方根，因此，提高負載電阻，可使熱噪聲小于散粒噪聲。