光电倍增管课件.ppt

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1、由阴极、次阴极（倍增电极）、阳极组成阴极由半导体光电材料锑铯做成，次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料形成。次阴极可达30级。通常为12~14级。使用时在各个倍增电极上均加上电压，阴极电位最低，以后依次升高，阳极最高。相邻两个倍增电极之间有电位差，因此存在加速电场。8.3.2光电倍增管及其基本特性1IAKD1D2D3D4AR1R2R3R4R5RLUOUT2入射光阴极K第一倍增极第二倍增极第三倍增极第四倍增极阳极A3光电倍增管的电流放大倍数为如果n个倍增电极二次发射电子的数目相同,则Ｍ＝δin因此阳极电流为Ｉ

2、＝i·δin,M与所加的电压有关。一般阳极和阴极之间的电压为1000~2500V，两个相邻的倍增电极的电位差为50~100V。主要参数：1.倍增系数M：等于各个倍增电极的2次发射电子数δi的乘积。4一个光子在阴极能够打出的平均电子数叫做光电阴极的灵敏度。一个光子在阳极上产生的平均电子数叫光电倍增管的总灵敏度.(2)光电阴极灵敏度和光电管的总灵敏度最大灵敏度可达10A/lm不能受强光照射。图8-7光电倍增管的特性曲线255075100125106极间电压/V倍增系数M1051041035（3）暗电流和本底电流由于

3、环境温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流。在其受人眼看不到的宇宙射线的照射后，光电倍增管会有电流信号输出—本底脉冲。4.光电倍增管的光谱特性与相同材料的光电管的相似。6国产光电倍增管的技术参数78.4内光电效应器件8.4.1光敏电阻1.光敏电阻的结构和工作原理AE电极半导体玻璃底板RLEIRG图8-8光敏电阻的结构与电路连接8如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小：9光敏电阻具有很高的灵敏度、很好的光谱特性、很长

4、的使用寿命、高度的稳定性能、小的体积及工艺简单，故应用广泛。当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。102.光敏电阻的主要参数和基本特性（1）暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流光敏电阻在未受到光照时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流为暗电流。在受到光照时的电阻称为亮电阻，此时的电流称为亮电流。亮电流与暗电流之差为光电流。11（2）光照特性用于描述光电流与光照强度之间的关系。多数是

5、非线性的。不宜做线性测量元件，一般用做开关式的光电转换器。0.050.100.150.200.2500.20.40.60.81.0光通量/lm光电流/mA图8-9光敏电阻的光照特性12（3）光谱特性硫化镉的峰值在可见光区域，硫化铅的峰值在红外区域。故选用时要把元件和光源结合起来考虑。图8-10光敏电阻的光谱特性0500100015002000250020406080100硫化镉硫化铊硫化铅入射光波长/nm相对灵敏度/%13(4)伏安特性所加的电压越高，光电流越大，而且没有饱和的现象。在给定的电压下，光电流的数值

6、将随光照增强而增大。0102030405050100150200250I/μAU/V图8-11光敏电阻的伏安特性14（5）频率特性时间常数：光敏电阻自停止光照起到电流下降为原来的63%所需要的时间。入射光调制频率/Hz相对灵敏度/%01010210310420406080100硫化镉硫化铅图8-12光敏电阻的频率特性多数光敏电阻的时间常数都很大。15(6)温度特性峰值随温度上升向波长短的方向移动。2040608010001.02.03.04.05.0λ/μm相对灵敏度（%）+20ºC-20ºC图8-13光敏电阻

7、的光谱温度特性16初制成的光敏电阻，性能不稳定。但在人工加温、光照及加负载情况下，性能可达稳定。光敏电阻在最初的老化过程中，阻值会有变化，但最后达到稳定值后就不再变化。这是光敏电阻的主要优点。光敏电阻的使用寿命在密封良好、使用合理的情况下几乎是无限长的。（7）稳定性178.4.2光电池光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的光电器件。由于它可把太阳能直接转变为电能，因此又称为太阳能电池。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。故光电池是有源元件。18光电池有硒光电池、砷化镓光电池、

8、硅光电池、硫化铊光电池、硫化镉光电池等。目前，应用最广、最有发展前途的是硅光电池和硒光电池。硅光电池的价格便宜，转换效率高，寿命长，适于接受红外光。硒光电池的光电转换效率低、寿命短，适于接收可见光。砷化镓光电池转换效率比硅光电池稍高，光谱响应特性与太阳光谱最吻合，且工作温度最高，更耐受宇宙射线的辐射。适于宇宙飞船、卫星、太空探测器等方面应用。191.光电池的结构和工作原理图8-14光电