光电流

光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。常见的有2CU、2DU等系列。

光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。基本特性:(1)光谱特性 (2)伏安特性(3)光照特性(4)温度特 5)频率响应性

要金属发射电子的条件是:入射光的频率必须大于金属的极限频率。

当有光电子发出后，光电流的强度跟入射光强度成正比。

光敏电阻的光电流:亮电流与暗电流之差。

暗电阻、暗电流:光敏电阻在室温条件下，光照消失之后，经过一段时间所测得电阻值称为暗电阻。此时在给定的电压下流过的电流就是暗电流。

亮电阻、亮电流:光敏电阻在某一光照下的阻值称为亮电阻。此时流过的电流称为亮电流。

当一束光落在 psd 上，相应于光能量的电荷在入射点产生，电荷通过 p 型电阻层被电极收集。p 型层 是均匀一体的电阻层，被电极收集到的光电流与入射 点和电极间距成反比。 由此可得出如下公式:i1 和 i2 是电极的光电流， l 和 i0 分别代表电极间距和总光电流。 当 psd 几何中心设定为坐标原点: 当 psd 一端设定为坐标原点: 由公式(3)，(4)，(7)，(8)显示，不同的比率可得出相应的与光能量无关的入射光点的位置。

1.光敏二极管

光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态

暗电流、光电流(光照越强，光电流?)

2.光敏三极管

基极无引出线，集电极相对于发射极为正电压

当光照射在集电结上时, 就会在结附近产生电子-空穴对, 从而形成光电流, 相当于三极管的基极电流。因此集电极电流是光生电流的β倍, 所以光敏晶体管有放大作用。

1、 光照特性

光电管光照特性是指在光源光谱不变和一定的阳极电压下，光电流与光照强度之间的关系。当光照较弱，光电流密度在几十uA/cm之内时，阴极发射的光电子数，即光电流大小与光照强度呈线性关系;但当强光照射时，则会偏离线性，阴极发射光电子过程会产生光电疲乏，使光电流出现饱和。

对于光电测量应用来说，强光照射时，光电管将受到光照特性偏离线性的限制;而当很弱的光照射时，光电管则受到暗电流及暗电流的涨落所引起的噪声限制。

2、 光谱特性

光电管的光谱特性是指光电阴极发射能力与光波波长的关系。真空光电管的光谱特性主要取决于光电阴极的类型、厚度及光窗材料。由于光电管的结构特点和制造工艺不同，即使光电阴极相同，各管子之间的光谱响应曲线也都会存在有一定差别。

3、 伏安特性

在具有一定辐射光谱的光源并以一定光通量照射时，光电管的输出电流与阳极电压的关系曲线称为光电管的伏安特性。正常的光电管，不论其结构如何，其伏安特性都会出现饱和区，一般在阳极电压为50V-100V时，真空光电管的所有光电子都会到达阳极，光电流开始饱和。能使光电流达到饱和所对应的阳极电压称为饱和电压，不同电极结构的光电饱和电压不同;就同一光电管而言，由于空间电荷的影响，饱和电压也会随着照射光的光通量的增大而提高;另外，光电管伏安特性还与入射光的波长有关，即使光通量相当，波长不同，饱和电压也不同，这是因为波长短的光比波长长的光激发出的光电子初速度要大的缘故。

采用薄膜高阻层阴极的光电管的伏安特性曲线会不存在饱和现象，而是始终缓慢上升，有时还会出现光电流迅速跃升的反常现象，这是由于阳极这时接收到的不只是光电子，而且还有二次电子引起的。

图1-4 给出了真空光电管的伏安特性曲线的一般形式。

4、 频率特性

当光电管受到交变脉冲光照射时，阳极输出的光电流的脉冲幅度与调制光的频率间的关系称为光电管的频率特性。通常光电管在低频区工作时，光电流不受频率的影响;而在高频区工作时，光电流将随频率的提高而减小，这表明光电转换过程出现了惰性。惰性的出现与光电子在极间的渡越时间、极间电容的大小、管子的结构和工作电压有关。

5、 稳定性

(1)时间稳定性。光电管具有良好的短期稳定性，但若连续使用，灵敏度就有下降的趋势，特别是在强光照射下更是如此。但是灵敏度的下降在开始时块，后来就较慢，最后几乎保持不变，趋于稳定。

光电管的灵敏度的变化可分为可逆和不可逆两种类型，把使用过的管子在黑暗环境中存放一定时间，其灵敏度可以全部或部分地得到恢复，这就是可逆的变化，这种变化称为光电管的疲乏;反之，灵敏度不可恢复的变化就是不可逆变化，这种变化称为光电管的衰老。光电管的时间稳定性主要取决于阴极的光电疲乏和衰老特征，而这与阴极的种类、照射光的强弱及光的波长有关。此外，还与光电管的结构、阴极表面状况、玻壳清洁程度、基底的材料和管内残余气体有关。

(2)温度稳定性。光电管的灵敏度还会受到环境温度的影响，而且这种影响对不同的光电阴极的光电管不同。比如，对锑铯阴极来说，温度为10摄氏度到45摄氏度时，其灵敏度基本不变，但温度升到150摄氏度时，灵敏度会显著下降;而银氧铯光电阴极温度升高到100摄氏度到150摄氏度时，光电流会有所增加，但此时阴极的热发射也显著上升，而当温度超过200摄氏度时，光电流又会减少，而且是不可逆的;对于无金属衬底的半透明锑铯或银氧铯光电阴极，温度降到负50摄氏度时，灵敏度会下降很多等。

6、 暗电流

在完全没有光照射时光电管阳极的输出电流就是暗电流。光电管内产生暗电流的原因是阳极与阴极间的漏电流和阴极的热发射，可以用在阴极上加上相对阳极为正的电位，热发射即应消失，而漏电流不变的办法来区分这两种暗流。降低热发射的方法是采用大逸出功的阴极与减少阴极的实际尺寸，比如锑铯阴极在室温下的热发射就远小于银氧铯阴极。

7、 噪声

光电管的噪声可分为暗电流脉冲噪声和寄生在信号中的噪声。产生噪声的原因主要有:阴极发射不均匀引起的散粒噪声，这种噪声对阴极的光电发射和热发射都会存在;负载电阻上产生的热噪声。光电管在探测弱光时，热噪声是主要的。

散粒噪声电压与负载电阻成正比，而热噪声电压则正比于负载电阻的平方根，因此，提高负载电阻，可使热噪声小于散粒噪声。