(龙滔)光电效应于光电器件要点.ppt

光电效应与光电器件 13级应用电子技术 制作人：龙滔 早在1887年赫兹在作电磁的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，1896年汤姆逊发现了电子之后,勒纳德证明了光电效应中发出的是电子。 赫兹 一、光电效应： 在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象。 1 、实验装置 当紫外线照射在金属K的表面上时，如K接电源的负极，A接电源的正极，则可以观察到电路中有电流。这是由于在光照射到金属K上，金属中的电子从表面上逸出来，并在加速电势差 的作用下，从K到达A.从而在电路中 形成电流。 符号和测量电路 符号和测量电路 光电效应实验装置图 光电效应方程 mVm2／2 = h?－W m——电子质量 W——金属材料（光电阴极）逸出功 当Vm=0 时，?为极限频率?0 ?0=W/h 电子逸出金属表面的速度v可由能量守恒定律定义： 1.外光电效应 在光线作用下，能使电子从某些材料的物体表面逸出的物理现象称为外光电效应，也称为电发射效应。属于外光电效应的光电元器件有光电管和光电摄像管等 2.内光电效应 在光线作用下能使物体电阻率发生变化的现象称为内光电效应，也称光电导效应，这个一类的光电元器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光敏晶闸管等。 光电管的工作原理:为了把光电子尽可能多地收集到阳极，以增强光电流，通常还在光电管两极加上正向电压，如图所示，光电流在电阻的两端产生电压Uab，随着入射光的强弱变化而变化。这样，光电管就把光信号变成了电信号。 符号和测量电路 二、光电器件 光电管 1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。 2.阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流。 * 光敏电阻 当光敏电阻受到光照时， 阻值减小。 * 光敏电阻演示 当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。 暗电流（越小越好） * 光敏电阻的基本应用电路 a）UＯ与光照变化趋势相同的电路 b）UＯ与光照变化趋势相反的电路 * 光敏二极管 将光敏二极管的PN 结设置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。 * 光敏二极管外形 光敏二极管阵列 包含1024个InGaAs元件的线性光电二极管阵列，可用于分光镜。 * 光敏二极管的反向偏置接法 在没有光照时，由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当光照射在二极管的PN结（又称耗尽层）上时，在PN结附近产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。 光敏三极管外形 * * 光敏三极管光控继电器电路 当无光照时，V1截止，IΦ =0，则V2处于截止状态，继电器KA不工作。如果将V1与R b2位置上下对调，其结果如何？ * * 光敏晶闸管外形 光敏面 光电效应规律 1.任何一种金属都对应一个极限频率,入射光的频率只有大于极限频率,才能产生光电效应. 2.光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率的增大而增大. 3.当入射光的频率大于极限频率时,在单位时间发射的光电子数跟入射光的强度成正比. 红外变像管 红外辐射图像　→　可见光图像 像增强器 微弱光学图像 → 高亮度可见光学图像 测量波长在 200~1200 nm 极微弱光的功率 光电倍增管 五、 光电效应的应用 光电成像器件能将可见或不可见的辐射图像转换或增强成为可观察记录、传输、储存的图像。