《光电子技术》课件：第四章 光探测（上）.ppt

1、第四章第四章 光探测光探测本章内容：本章内容：4-14-1 光光电电探测器的物理效应；探测器的物理效应； 4-24-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数；4-34-3 光电探测器的光电探测器的噪噪声；声；4-4 4-4 常用光电探测器简介常用光电探测器简介 一一、外光电效应探测器外光电效应探测器( (光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管) ) 二二、内光电效应探测器（光电导、光电池、光电二极管）内光电效应探测器（光电导、光电池、光电二极管） 本章要求：本章要求： 1 1 了解光电探测器的物理效应和性能参数；了解光电探测器的物理效应和性能参数； 2 2 掌握掌握常用光电探测器（光电倍增管

2、、光电导、光电常用光电探测器（光电倍增管、光电导、光电池、光电二极管）的原理与性能特点。池、光电二极管）的原理与性能特点。 n光探测器：光探测器：凡是能把凡是能把光辐射量光辐射量转换成另一转换成另一类类便于测量的物理量便于测量的物理量的器件。的器件。n光电探测器：光电探测器：凡是把凡是把光辐射量光辐射量转换为转换为电量电量（电流与电压）的光探测器，（电流与电压）的光探测器，其其物理效应物理效应包括光子效应和光热效应。包括光子效应和光热效应。4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 一、光子效应和光热效应一、光子效应和光热效应1. 1. 光子效应光子效应光电效应光电效应指单个光子的性质指

3、单个光子的性质(能量、频率能量、频率)对产生的光电子起对产生的光电子起直接作用的一类效应直接作用的一类效应。特点：光子效应对光波频率表现出选择性，存在特点：光子效应对光波频率表现出选择性，存在“红限红限”，但响应速度一般比较快。，但响应速度一般比较快。4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 探测器吸收光子后，直接引起原子或分子内部电探测器吸收光子后，直接引起原子或分子内部电子状态的改变，光子能量的大小直接影响内部电子状态的改变，光子能量的大小直接影响内部电子状态的改变。子状态的改变。. . 光热效应光热效应指探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部指探测元件吸收光辐射能量后，并不直

4、接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，温度上升的结运动能量，引起探测元件温度上升，温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。化。特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。比较慢。（在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强（在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外辐射的探测。）烈，所以广泛用于对红外辐射的探测。）4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效

5、应 光热效应光热效应与单个光子的性质与单个光子的性质(能量能量)没有直接关系没有直接关系。4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 二、光电发射效应二、光电发射效应外光电效应外光电效应（器件：光电管、光电倍增管）（器件：光电管、光电倍增管） 指光照下指光照下, ,物体向表面以外的空间发射电子（即光电物体向表面以外的空间发射电子（即光电子）的现象。子）的现象。能产生光电发射效应的物体能产生光电发射效应的物体-光电光电发射体（光阴极）发射体（光阴极）爱因斯坦方程：爱因斯坦方程：“红限红限”( (截止波长截止波长) ) EhcEhEk 为光电子的动能，为光电子的动能，为光电发射体的功函数。为

6、光电发射体的功函数。kE E)44()(24. 1)(max eVEEhcm EhchEEk ,0外光电效应条件外光电效应条件：4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 三、光电导效应三、光电导效应内光电效应之一内光电效应之一（器件：光电导管），（器件：光电导管）， （光敏电阻）（光敏电阻） 0K0K时，本征半导体的载时，本征半导体的载流子浓度为零流子浓度为零 ；0K0K以上时，本征半导体以上时，本征半导体的载流子浓度的载流子浓度np=n=ni i2 2 0 0光电导现象光电导现象一块半导体材料的体效应一块半导体材料的体效应+u4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 , lu

7、vEvnnn luvEvppp )74( pnepen ) 84()(1 lAG 外电场作用下，载流外电场作用下，载流子的漂移效果子的漂移效果: : 迁移率、迁移率、电导率、电导。电导率、电导。迁移率迁移率漂移速度漂移速度与电场之比：与电场之比：电导率：电导率：电导：电导：+u4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 光照射光照射外加电压的半导体，光子将在其中激发外加电压的半导体，光子将在其中激发出新的载流子出新的载流子( (电子和空穴电子和空穴)光生载流子光生载流子, ,使半使半导体中的载流子浓度增加了一个量导体中的载流子浓度增加了一个量 n n和和 p p。半导体半导体的电导将增加

8、一个量的电导将增加一个量 GG光电导光电导。条件：条件： 外来光子能量大于能隙。外来光子能量大于能隙。,pnepen lAG +u4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 四、光伏效应四、光伏效应内光电效应之二内光电效应之二（器件：光电池，（器件：光电池， 光电二极管）光电二极管） 无光照时无光照时pnpn结的伏安特性：结的伏安特性：Is0为无光照时二极管的反向饱和电流。为无光照时二极管的反向饱和电流。光伏现象光伏现象两块半导体材料之间的两块半导体材料之间的“结结”效效应应)174()1(0 kTeusdeiiipnupnis04-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 光照射光

9、照射p p区时区时，产生光生载，产生光生载流子流子. . 多数载流子（空穴）多数载流子（空穴）都被势垒阻挡而不能穿过都被势垒阻挡而不能穿过结区，少数载流子结区，少数载流子(电子电子)穿过穿过p p区，被拉向区，被拉向n n区，区，在阻挡层两侧形成附加电在阻挡层两侧形成附加电荷堆积，产生与内建电场荷堆积，产生与内建电场反向的反向的光生电场光生电场E （从从P P向向N N）。）。短接外电路短接外电路,光生电流光生电流i i =io从从P极流出极流出, 在内部光生电流在内部光生电流方向从方向从N N向向P P。这时这时PN结相当于一个电池。结相当于一个电池。 )(24. 1)(eVEmi 入射光波

10、长入射光波长(Ei为为PN结的势垒高度）结的势垒高度）ipnupni E 4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 光照零偏光照零偏pn结产生开路电压结产生开路电压u0=uPN光电池光电池（连接两极，有短路电流：（连接两极，有短路电流： ） 光照反偏光照反偏pn结产生大于结产生大于Iso的反向光电流的反向光电流i光电二极管光电二极管 ieIiiikTeusd )1(0有光照时有光照时pn 结的伏安特性：结的伏安特性： ipnupni 000/ Rui 4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 五、光电转换定律五、光电转换定律光辐射量转换为光电流量的过程光辐射量转换为光电流量的过

11、程光电转换。光电转换。 dtdnhvdtdEtP光光 dtdnedtdQti电电 hedtdndtdnhetPtiD /)()(光光电电光功率光功率光电流光电流探测器的探测器的光电转换因子光电转换因子dtdndtdn光光电电 探测器的探测器的量子效率量子效率( (激发的光电子数与吸收光子数之比激发的光电子数与吸收光子数之比) )4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 hedtdndtdnhetPtiD /)()(光光电电探测器的光电转换因子探测器的光电转换因子)274()()()( tPhvetDPti 光电转换定律：光电转换定律： 表明：表明：(1)(1)光电探测器对入射功率的响应

12、量是光电流。因光电探测器对入射功率的响应量是光电流。因此此, ,一个光子探测器可视为一个电流源一个光子探测器可视为一个电流源。(2)(2)因为光功率因为光功率P P正比于光电场的平方正比于光电场的平方, ,故常常把光电故常常把光电探测器称为探测器称为平方律探测器平方律探测器( (非线性器件非线性器件) )。4-1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 一套科学反映探测器性能的共同指标，用于评价一套科学反映探测器性能的共同指标，用于评价探测的优劣探测的优劣, ,比较不同探测器之间的差异比较不同探测器之间的差异, ,从而根据不从而根据不同的需要选择和正确使用光电探测器同的需要选择和正确使用光电

13、探测器. .一、积分灵敏度（响应度）一、积分灵敏度（响应度）R R光电流光电流i i（或光电压（或光电压u u）和入射光功率）和入射光功率P P之间的关系之间的关系i=i(P)i=i(P)称为探测器的称为探测器的光电特性光电特性。灵敏度。灵敏度R R定义为光电定义为光电特性曲线的斜率：特性曲线的斜率：)/()(WAPidPdiRi线线性性区区内内 )/()(WVPudPduRu线线性性区区内内 电流灵敏度电流灵敏度电压灵敏度电压灵敏度4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 )/()(WAPidPdiRi线线性性区区内内 )/()(WVPudPduRu线线性性区区内内 电流灵敏度电流灵

14、敏度电压灵敏度电压灵敏度注：注：1.1.在线性区内，在线性区内，R R定义为探测器输出信号与入射定义为探测器输出信号与入射光功率光功率P P之比之比. .联系联系(4-27),(4-27),2. 2. 入射光功率入射光功率P P是指分布在是指分布在某一光谱范围某一光谱范围的总功率，的总功率，所以所以R R称为称为积分灵敏度积分灵敏度。)274()()()( tPhvetDPti 电流灵敏度电流灵敏度Ri等于转换因子等于转换因子D,正比于量子效率正比于量子效率 . （光电转换因子）（光电转换因子） heDRi 可得可得:4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 二、光谱灵敏度二、光谱灵敏

15、度R R 光电流光电流i i 与入射光波长之间的关系与入射光波长之间的关系i i =i(=i( ) )称为称为探测器的探测器的光谱特性光谱特性。光谱灵敏度光谱灵敏度R R定义为定义为: :波长为波长为的的单位入射光功率所产生的光电流：单位入射光功率所产生的光电流：相对光谱灵敏度相对光谱灵敏度: 基于光电效应而工作的探测器，存在一个最低频基于光电效应而工作的探测器，存在一个最低频率率 0 0，因而存在探测最大波长，因而存在探测最大波长 c c。 光电探测器和入射光的光谱匹配非常重要。光电探测器和入射光的光谱匹配非常重要。iR =P1/ mRRs cS( )热探测器热探测器光电探测器光电探测器光谱

16、响应曲线光谱响应曲线4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 三、频率灵敏度三、频率灵敏度R Rf f（响应时间（响应时间 和响应频率和响应频率f fc c） 若入射光是强度调制的，在入射光波长不变时，光若入射光是强度调制的，在入射光波长不变时，光电流将随调制频率电流将随调制频率f f的升高而下降，的升高而下降，频率灵敏度频率灵敏度R Rf f是光探是光探测器对加在光载波上的调制信号的响应能力的反映。测器对加在光载波上的调制信号的响应能力的反映。4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 频率灵敏度频率灵敏度R Rf f定义为调制频率定义为调制频率f f下单位入射光功率所产下单位

17、入射光功率所产生的光电流：生的光电流：)364()2(120 fRPiRffPfiR)0(0 为探测器的为探测器的响应时间响应时间或或时间常数，由材料、结构和时间常数，由材料、结构和外电路决定。外电路决定。4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 PfiR)0(0 当当R Rf f下降到下降到 0.707R0 时的频率时的频率 2/0R21 cf称为探测器的称为探测器的截止响应频率截止响应频率, ,与探测器响应速度有关与探测器响应速度有关. .)364()2(120 fRPiRff4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 小结小结：探测器输出的光电流可表示为探测器的电压探测器输

18、出的光电流可表示为探测器的电压u、光功率、光功率P、光波长、光波长 、光强调制频率、光强调制频率f的函的函数：数： ，则：，则：),(fPuii )(uii )( ii )(fii )(Pii 伏安特性伏安特性曲线；斜率为电导曲线；斜率为电导G 光电特性光电特性曲线（曲线（光照特性光照特性）；斜率为）；斜率为 积分灵敏度积分灵敏度Ri 光谱特性光谱特性曲线；光谱灵敏度曲线；光谱灵敏度R =i /P , (R - 曲线为光谱响应曲线）曲线为光谱响应曲线） 频率特性频率特性曲线；频率灵敏度曲线；频率灵敏度Rf =if /P, (Rf -f 曲线为频率响应曲线）曲线为频率响应曲线）4-2 光电探测器

19、的性能参数光电探测器的性能参数 四、四、量子效率量子效率 (量子产额量子产额): 指每一个入射光子所释放的平均电子数。指每一个入射光子所释放的平均电子数。Ic是入射光产生的平均光电流是入射光产生的平均光电流;P是入射到探测器上是入射到探测器上的光功率的光功率. Ri为积分为积分灵敏度灵敏度. D为光电转换因子为光电转换因子.)404(/ DehRehePhIhPeIicc 子子数数单单位位时时间间入入射射的的平平均均光光电电子子数数单单位位时时间间产产生生的的平平均均光光 越高越好越高越好, 实际光探测器一般有实际光探测器一般有 1。 (如如:光电倍增管、雪崩光电二极管光电倍增管、雪崩光电二极

20、管)4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 五、通量阈五、通量阈Pth和和噪声等效功率噪声等效功率NEPPth 和和NEP等效等效, 其值越小，探测能力越强。其值越小，探测能力越强。 PiRi)()(燥声为为暗暗电电流流ninthiWRip 通量阈通量阈P Pthth探测器所能探测的最小光信号功率：探测器所能探测的最小光信号功率：噪声等效功率噪声等效功率NEP单位信噪比时所对应的入射光功率单位信噪比时所对应的入射光功率)444()(|1/ WPPNEPnsiisth4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 六、探测度六、探测度D与归一化探测度与归一化探测度D*D越大探测能力越

21、强。越大探测能力越强。探测度探测度D : 定义为定义为NEP的倒数的倒数: 1/1/1 WPNEPDth由于探测器光敏面积由于探测器光敏面积A A和测量带宽和测量带宽f f对对D D值影响大，值影响大，故定义归一化探测度故定义归一化探测度D D* *能更客观反映能更客观反映探测能力。探测能力。归一化探测度归一化探测度D*：单位探测器面积、单位带宽的：单位探测器面积、单位带宽的探测度探测度fADD 4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 七、其它参数七、其它参数除了以上基本参数以外，我们在使用探测器时还会除了以上基本参数以外，我们在使用探测器时还会遇到以下参数：遇到以下参数： 1)暗电

22、流暗电流，指没有信号和背景辐射时通过探测，指没有信号和背景辐射时通过探测器的电流器的电流in； 2)工作温度工作温度，对于非冷却型探探器指环境温度，对于非冷却型探探器指环境温度，对于冷却型探测器指冷却源标称温度；对于冷却型探测器指冷却源标称温度； 3)光敏面积光敏面积，指灵敏元的几何面积。，指灵敏元的几何面积。 注：不同的探测器可侧重于不同的参数。注：不同的探测器可侧重于不同的参数。4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 小结：小结：积分灵敏度积分灵敏度R；光谱灵敏度光谱灵敏度R R；频率灵敏；频率灵敏度度R Rf f；量子效率量子效率 (量子产额量子产额)主要反映探测器的主要反映探

23、测器的光电转换能力；光电转换能力；通量阈通量阈Pth和和噪声等效功率噪声等效功率NEP；探测度；探测度D与归一化探测度与归一化探测度D*反映探测器的探测能力，综反映探测器的探测能力，综合了探测器的噪声水平和光电转换能力。合了探测器的噪声水平和光电转换能力。4-2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 一、噪声的概念一、噪声的概念噪声噪声u un n(t)(t)接收到的信号接收到的信号u(t)u(t)与被探测信号与被探测信号u us s(t)(t) 之差之差 ：un(t)= u(t)- us(t)来源来源: :人为干扰、自然干扰（如市电干扰）、系统内人为干扰、自然干扰（如市电干扰）、系统内部

24、干扰（如热噪声）部干扰（如热噪声）. . 前两种是外部噪声通过采取适当的措施可以消除。前两种是外部噪声通过采取适当的措施可以消除。内部噪声通常难于完全消除，只能采取措施减弱。内部噪声通常难于完全消除，只能采取措施减弱。4-4-光电探测器噪声光电探测器噪声 二、噪声的描述二、噪声的描述 不能且平均值表示不能且平均值表示, , 而用均方根而用均方根( (电表测出的有电表测出的有效值效值) )表示：表示： )()()()(2322212nnnnnuuuuu三、光电探测器噪声种类三、光电探测器噪声种类依据噪声产生的物理原因依据噪声产生的物理原因, ,光电探测器的噪声可光电探测器的噪声可分三类分三类:

25、: 散粒噪声、热噪声和低频噪声散粒噪声、热噪声和低频噪声。4-4-光电探测器噪声光电探测器噪声 1散粒噪声：散粒噪声：来源于增益起伏引起来源于增益起伏引起电子计数的涨落电子计数的涨落。散粒噪声。散粒噪声电流：电流： )604(222 fMeiiinn i为为测量的测量的平均电流，平均电流， f为测量带宽，为测量带宽，M为探为探测器的内增益。测器的内增益。散粒噪声与频率无关，为散粒噪声与频率无关，为“白白”噪声噪声.4-4-光电探测器噪声光电探测器噪声 2 电阻热噪声电阻热噪声：来源于来源于电子无规则热运动速度的热涨落电子无规则热运动速度的热涨落引起的电引起的电压起伏压起伏，热噪声电压，热噪声电

26、压 T为温度为温度, f为测量带宽，为测量带宽， R为探测器的等效为探测器的等效电阻。电阻。热噪声也与频率无关，亦为热噪声也与频率无关，亦为“白白”噪声。噪声。)674(42 fTRkuuBnn 4-4-光电探测器噪声光电探测器噪声 3 3 低频噪声（低频噪声（1/f1/f噪声）噪声） 来源于器件结构上的局部起伏引起的来源于器件结构上的局部起伏引起的发射电发射电子的缓慢随机起伏子的缓慢随机起伏。低频噪声主要出现在。低频噪声主要出现在1k1k赫兹赫兹以下，随调制频率增加而减小。以下，随调制频率增加而减小。)704(/22 ffAiiinn （A为与探测器有关的比例系数，为与探测器有关的比例系数，

27、f为光辐射为光辐射的调制频率）的调制频率）把把调制调制频率提高到频率提高到1KHz1KHz以上可以消除低频噪声。以上可以消除低频噪声。4-4-光电探测器噪声光电探测器噪声 外光电效应探测器外光电效应探测器光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管（一）光电管（一）光电管4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型1 光电管的构造原理光电管的构造原理构造：构造：光阴极、阳极和光阴极、阳极和真空罩。真空罩。原理原理: 阳极加正电压，阳极加正电压，收集阴极发射的光电子。收集阴极发射的光电子。光强增大光强增大，单位时间内，单位时间内发射的光电子数也就增发射的光

28、电子数也就增多，多，光电流增大。光电流增大。对比对比: 弧光放电型放电灯弧光放电型放电灯C A gasglass shell加速电源加速电源灯灯丝丝电电源源RAKgasG4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型2、主要性能参数、主要性能参数（1）量子效率）量子效率%100 Nn ( 为光通量为光通量 )/(/lmAIRv （2）光照灵敏度）光照灵敏度（3）光谱响应特性）光谱响应特性S( )不同阴极材料的响不同阴极材料的响应范围不同。应范围不同。S( ) c（n为光电子数，为光电子数，N为光子数）为光子数） 锑铯锑铯银氧铯银氧铯锑钾钠铯锑钾钠铯

29、 4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型3、常用光电管、常用光电管（1）锑铯光电管）锑铯光电管：光照：光照灵敏度较高。响应光谱在灵敏度较高。响应光谱在紫、蓝、绿波段紫、蓝、绿波段。（2）银氧铯光电管）银氧铯光电管：对：对近红外波段近红外波段较灵敏。但热较灵敏。但热噪声大，比锑铯型的大三噪声大，比锑铯型的大三个数量级。个数量级。（3）锑钾钠铯光电管）锑钾钠铯光电管:多碱阴极的灵敏度高，光谱范围宽。多碱阴极的灵敏度高，光谱范围宽。锑铯锑铯银氧铯银氧铯锑钾

30、钠铯锑钾钠铯 (4) NEA型光电管型光电管: 灵敏度高，长波阈值延伸到红外灵敏度高，长波阈值延伸到红外, 满满足了夜视技术的发展需要足了夜视技术的发展需要。（二）光电倍增管（二）光电倍增管光电管光电管增益增益1 1，还具有光谱宽，光阴极还具有光谱宽，光阴极尺寸大的优点，广泛用尺寸大的优点，广泛用于弱光探测，是现代精于弱光探测，是现代精密辐射探测仪器设备中密辐射探测仪器设备中不可缺少的光电探测器不可缺少的光电探测器件。件。4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型1、光电倍增管的结构和工作原理、光电倍增管的结构和工作原理光电倍增管的结构：由光电

31、倍增管的结构：由光阴极光阴极K、倍增系统和阳极、倍增系统和阳极A三三部分组成。部分组成。K为光阴极；为光阴极；D1-Dn为倍增电极为倍增电极(二次电子发射体二次电子发射体)，A为阳极，电位为阳极，电位VKVD1VD2VD3VD4106。nkAgiiG KAD1D2D3D4VD1VD2VD3VD4VAik为阴极发射的光电流。为阴极发射的光电流。光电倍增管的光电倍增管的电流放大系数电流放大系数为：为：光电倍增管有极高的灵敏度。光电倍增管有极高的灵敏度。适用于微光测量。适用于微光测量。4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型光电倍增管的结构及工作原

32、理光电倍增管的结构及工作原理4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型2、光电倍增管的特性参数、光电倍增管的特性参数（）阳极灵敏度（）阳极灵敏度（）放大倍数（）放大倍数G（电流增益）（电流增益）在一定工作电压下，光电倍增管的阳极信号电流在一定工作电压下，光电倍增管的阳极信号电流和阴极信号电流的比值：和阴极信号电流的比值：nkAgiiG )/(/lmAiRvAA (类似于光电管类似于光电管)（）阴极灵敏度（）阴极灵敏度)/(/lmAiRvkk （4）光谱特性）光谱特性主要由入射窗材料和光主要由入射窗材料和光阴极材料决定。阴极材料决定。 4-4-1

33、4-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型（5）光电特性与伏安特性）光电特性与伏安特性 一定范围内一定范围内光电特性光电特性为线性为线性，但光功率增大，但光功率增大到一定程度，出现到一定程度，出现饱和饱和，归因于光阴极的疲劳效归因于光阴极的疲劳效应应 (发射太快，内部来不及发射太快，内部来不及补充，轻度疲劳可恢复，补充，轻度疲劳可恢复，若若光照太强，产生大电流，电光照太强，产生大电流，电极温度高会造成永久性损坏极温度高会造成永久性损坏) 。使用倍增管时使用倍增管时,切忌大的光强。切忌大的光强。 末级倍增极与阳极之间的电压末级倍增极与阳极之间的电压Vn+1

34、与阳极电流之间与阳极电流之间的关系称为的关系称为阳极伏安特性，阳极伏安特性，也会出现饱和。也会出现饱和。)(015 . 15W 4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型（6） 频率特性频率特性 理论分析表明，理论分析表明，响应频率的宽度与倍增级数响应频率的宽度与倍增级数n成成反比反比，因此，在选择，因此，在选择g大的倍增材料，保持内增益的大的倍增材料，保持内增益的前提下，可减小倍增级数，以提高响应频率范围。前提下，可减小倍增级数，以提高响应频率范围。CRfLc 2121 (RL为负载，为负载，C为极间总电容为极间总电容)（7）暗电流）暗电流

35、指无光照，加上工作电压时，阳极输出电流的指无光照，加上工作电压时，阳极输出电流的直流成份直流成份。暗电流主要由光阴极和倍增极的。暗电流主要由光阴极和倍增极的热电子热电子发射发射引起，所以降低温度可以减小暗电流。引起，所以降低温度可以减小暗电流。光电子从光电子从阴极到阳极的渡越时间阴极到阳极的渡越时间是影响倍增管频率特是影响倍增管频率特性的主要因素。倍增管的截止响应频率为：性的主要因素。倍增管的截止响应频率为：4-4-14-4-1常用光电探测器简介：一、外光电效应型常用光电探测器简介：一、外光电效应型n某光电倍增管具有某光电倍增管具有5级倍增系统，倍增系数（二次发级倍增系统，倍增系数（二次发射系

36、数）射系数）g=100。如果用。如果用=488nm，光功率，光功率p=10-8w的紫光照射倍增管的光电阴极，假设光电阴极的量的紫光照射倍增管的光电阴极，假设光电阴极的量子效率为子效率为10%，试计算收集阳极处短路电流强度。，试计算收集阳极处短路电流强度。（h=6.6310-34Js，e=1.60210-19C，c=3.0108m/s） 练习题练习题习题与思考题习题与思考题n1. 简述光子效应与光热效应的区别。简述光子效应与光热效应的区别。n2. 光电探测器中的常见噪声有哪些？简光电探测器中的常见噪声有哪些？简述它们产生的原因。述它们产生的原因。n3. 根据量子效率的定义推导线性区内量根据量子效率的定义推导线性区内量子效率与电流响应度之间的关系。子效率与电流响应度之间的关系。n4.光电倍增管由哪几部分组成？简述每光电倍增管由哪几部分组成？简述每部分的作用。部分的作用。谢谢！谢谢！2022-3-5