光电阴极与光电倍增管

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1、知识回顾1.光电二极管分类符号接法光敏二极管符号光敏二极管接法2.光电二极管跟普通二极管和光电池的区别与普通二极管相比共同点：一个PN结，单向导电性不同点：（1）受光面大，PN结面积更大，PN结深度较浅（2）表面有防反射的SiO2保护层（3）外加反偏置与光电池相比共同点：均为PN结，利用光伏效应，SiO2保护膜不同点：（1）结面积比光电池的小，频率特性好;（2）光生电势与光电池相同，但电流比光电池小;（3）可在零偏压下工作，常在反偏置下工作。3.光电三极管的电流关系及电连接方法根据共发射极电流关系有：Ib＝IpIc=Ie=（1+β）Ib=（1+β）Ip=（1+β）E·SE4

2、.象限探测器5.PIN光电二极管由于I层比PN结宽的多，光生电流增大;由于耗尽层变宽，结电容变小；提高响应速度；由于I层电阻率很高，故能承受的电压增大;OxA6.PSD位置传感器7雪崩光电二极管；第3章光电阴极与光电倍增管本章主要内容：3.1阴极与阴极电子学3.2外光电效应3.2光电阴极2.3光电管和光电倍增管阴极（Cathode）电子器件中发射电子的一极（电子源）阴极电子学研究：1）电子和离子从固体表面的发射过程2）粒子固体表面相互作用的物理过程3.1阴极与阴极电子学从能带理论浅谈电子发射【思考】如何使体内电子逸出？第一种方式第二种方式使体内电子逸出的方法：1）增加电子

3、能量2）削弱阻碍电子逸出的力阴极发射电子（第一种方式）1.增加电子能量克服表面势垒而逸出阴极加热T足够高部分电子获得足够能量（1）热电子发射（热阴极）金属半导体EΦ=E0-EF阴极发射电子（第一种方式）1.增加电子能量克服表面势垒而逸出阴极加热T足够高部分电子获得足够能量（1）热电子发射（热阴极）光辐射物体体内电子吸收光量子后逸出（2）光电子发射（光电阴极）阴极发射电子（第一种方式）光辐射物体体内电子吸收光量子后逸出（2）光电子发射（光电阴极）半导体光电子主要发射分三类：本征发射：价带电子导带电子hν>EC-EV杂质发射：杂质能级电子导带电子hν>ΔEg自由载流子发射：

4、自由载流子导带电子忽略不计半导体光电子主要发射分三步：对光子的吸收电子向表面运动克服表面势垒而逸出阴极发射电子（第一种方式）1.增加电子能量克服表面势垒而逸出阴极加热T足够高部分电子获得足够能量（1）热电子发射（热阴极）光辐射物体体内电子吸收光量子后逸出（2）光电子发射（光电阴极）（3）次级电子发射（次级电子发射体）初始能量电子轰击物体体内电子获得能量逸出2.降低阻碍电子逸出的力（4）场致发射（场发射阴极）固体表面施加强电场削弱势垒体内部分电子通过隧道效应进入真空量子隧穿示意图IIIIII阴极发射电子（第二种方式）CRT（CathodeRayTube）和FED（Field

5、EmissionDisplay）阴极的应用举例阴极射线管（CRT）CRT（CathodeRayTube）和FED（FieldEmissionDisplay）索尼2010被视为继液晶、等离子、OLED之后的第四大平板显示技术场致发射显示器（FED）MoSiO2GlassMoSi场发射阵列制作过程金属或半导体受光照时，如果入射的光子能量hν足够大，它和物质中的电子相互作用，使电子从材料表面逸出的现象，也称为外光电效应。它是真空光电器件光电阴极的物理基础。3.2外光电效应当照射到光阴极上的入射光频率或频谱成分不变时，饱和光电流（即单位时间内发射的光电子数目）与入射光强度成正比：I

6、k：光电流Φe：光强Se：该阴极对入射光线的灵敏度光电发射第一定律——斯托列托夫定律光电发射第二定律——爱因斯坦定律光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而与入、射光强度无关：Emax：光电子的最大初动能。h：普朗克常数。ν0：产生光电发射的极限频率，频率阈值。W：金属电子的逸出功（从材料表面逸出时所需的最低能量），单位eV，与材料有关的常数，也称功函数。Emax=(1/2)mυ2max=hν-hν0=hν-W入射光子的能量至少要等于逸出功时，才能发生光电发射。波长阈值：hν>Whc/λ>Wλ

7、强如何，以及照射时间多长，都不会有光电子产生。要用红外光（λ>0.76μm）发射电子，必须寻求低于（？）的低能阈值材料。1.63eV图光电子最大动能与入射光频率的关系νν0Wmax0(1/2)mυ2max=hν-hν0=hν-W为什么会弯曲？3.3光电阴极能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体，光电发射体在光电器件中常与阴极相联故称为光电阴极。什么是光电阴极？阴极常用的光电阴极材料反射系数大、吸收系数小、碰撞损失能量大、逸出功大－－适应对紫外灵敏的光电探测器。光吸收系数大得多，散射能量损失小，量子效率比金属大得多