光電陰極與光電倍增管

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1、知識(shí)回顧1.光電二極管分類(lèi)符號(hào)接法光敏二極管符號(hào)光敏二極管接法2.光電二極管跟普通二極管和光電池的區(qū)別與普通二極管相比共同點(diǎn)：一個(gè)PN結(jié)，單向?qū)щ娦圆煌c(diǎn)：（1）受光面大，PN結(jié)面積更大，PN結(jié)深度較淺（2）表面有防反射的SiO2保護(hù)層（3）外加反偏置與光電池相比共同點(diǎn)：均為PN結(jié)，利用光伏效應(yīng)，SiO2保護(hù)膜不同點(diǎn)：（1）結(jié)面積比光電池的小，頻率特性好;（2）光生電勢(shì)與光電池相同，但電流比光電池小;（3）可在零偏壓下工作，常在反偏置下工作。3.光電三極管的電流關(guān)系及電連接方法根據(jù)共發(fā)射極電流關(guān)系有：Ib＝IpIc=Ie=（1+β）Ib=（1+β）Ip=（1+β）E·SE4

2、.象限探測(cè)器5.PIN光電二極管由于I層比PN結(jié)寬的多，光生電流增大;由于耗盡層變寬，結(jié)電容變??；提高響應(yīng)速度；由于I層電阻率很高，故能承受的電壓增大;OxA6.PSD位置傳感器7雪崩光電二極管；第3章光電陰極與光電倍增管本章主要內(nèi)容：3.1陰極與陰極電子學(xué)3.2外光電效應(yīng)3.2光電陰極2.3光電管和光電倍增管陰極（Cathode）電子器件中發(fā)射電子的一極（電子源）陰極電子學(xué)研究：1）電子和離子從固體表面的發(fā)射過(guò)程2）粒子固體表面相互作用的物理過(guò)程3.1陰極與陰極電子學(xué)從能帶理論淺談電子發(fā)射【思考】如何使體內(nèi)電子逸出？第一種方式第二種方式使體內(nèi)電子逸出的方法：1）增加電子

3、能量2）削弱阻礙電子逸出的力陰極發(fā)射電子（第一種方式）1.增加電子能量克服表面勢(shì)壘而逸出陰極加熱T足夠高部分電子獲得足夠能量（1）熱電子發(fā)射（熱陰極）金屬半導(dǎo)體EΦ=E0-EF陰極發(fā)射電子（第一種方式）1.增加電子能量克服表面勢(shì)壘而逸出陰極加熱T足夠高部分電子獲得足夠能量（1）熱電子發(fā)射（熱陰極）光輻射物體體內(nèi)電子吸收光量子后逸出（2）光電子發(fā)射（光電陰極）陰極發(fā)射電子（第一種方式）光輻射物體體內(nèi)電子吸收光量子后逸出（2）光電子發(fā)射（光電陰極）半導(dǎo)體光電子主要發(fā)射分三類(lèi)：本征發(fā)射：價(jià)帶電子?導(dǎo)帶電子hν>EC-EV雜質(zhì)發(fā)射：雜質(zhì)能級(jí)電子?導(dǎo)帶電子hν>ΔEg自由載流子發(fā)射：

4、自由載流子?導(dǎo)帶電子忽略不計(jì)半導(dǎo)體光電子主要發(fā)射分三步：對(duì)光子的吸收電子向表面運(yùn)動(dòng)克服表面勢(shì)壘而逸出陰極發(fā)射電子（第一種方式）1.增加電子能量克服表面勢(shì)壘而逸出陰極加熱T足夠高部分電子獲得足夠能量（1）熱電子發(fā)射（熱陰極）光輻射物體體內(nèi)電子吸收光量子后逸出（2）光電子發(fā)射（光電陰極）（3）次級(jí)電子發(fā)射（次級(jí)電子發(fā)射體）初始能量電子轟擊物體體內(nèi)電子獲得能量逸出2.降低阻礙電子逸出的力（4）場(chǎng)致發(fā)射（場(chǎng)發(fā)射陰極）固體表面施加強(qiáng)電場(chǎng)削弱勢(shì)壘體內(nèi)部分電子通過(guò)隧道效應(yīng)進(jìn)入真空量子隧穿示意圖IIIIII陰極發(fā)射電子（第二種方式）CRT（CathodeRayTube）和FED（Field

5、EmissionDisplay）陰極的應(yīng)用舉例陰極射線(xiàn)管（CRT）CRT（CathodeRayTube）和FED（FieldEmissionDisplay）索尼2010被視為繼液晶、等離子、OLED之后的第四大平板顯示技術(shù)場(chǎng)致發(fā)射顯示器（FED）MoSiO2GlassMoSi場(chǎng)發(fā)射陣列制作過(guò)程金屬或半導(dǎo)體受光照時(shí)，如果入射的光子能量hν足夠大，它和物質(zhì)中的電子相互作用，使電子從材料表面逸出的現(xiàn)象，也稱(chēng)為外光電效應(yīng)。它是真空光電器件光電陰極的物理基礎(chǔ)。3.2外光電效應(yīng)當(dāng)照射到光陰極上的入射光頻率或頻譜成分不變時(shí)，飽和光電流（即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目）與入射光強(qiáng)度成正比：I

6、k：光電流Φe：光強(qiáng)Se：該陰極對(duì)入射光線(xiàn)的靈敏度光電發(fā)射第一定律——斯托列托夫定律光電發(fā)射第二定律——愛(ài)因斯坦定律光電子的最大動(dòng)能與入射光的頻率成正比，而與入、射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)：Emax：光電子的最大初動(dòng)能。h：普朗克常數(shù)。ν0：產(chǎn)生光電發(fā)射的極限頻率，頻率閾值。W：金屬電子的逸出功（從材料表面逸出時(shí)所需的最低能量），單位eV，與材料有關(guān)的常數(shù)，也稱(chēng)功函數(shù)。Emax=(1/2)mυ2max=hν-hν0=hν-W入射光子的能量至少要等于逸出功時(shí)，才能發(fā)生光電發(fā)射。波長(zhǎng)閾值：hν>W?hc/λ>W?λ

7、強(qiáng)如何，以及照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)有光電子產(chǎn)生。要用紅外光（λ>0.76μm）發(fā)射電子，必須尋求低于（？）的低能閾值材料。1.63eV圖光電子最大動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系νν0Wmax0(1/2)mυ2max=hν-hν0=hν-W為什么會(huì)彎曲？3.3光電陰極能夠產(chǎn)生光電發(fā)射效應(yīng)的物體稱(chēng)為光電發(fā)射體，光電發(fā)射體在光電器件中常與陰極相聯(lián)故稱(chēng)為光電陰極。什么是光電陰極？陰極常用的光電陰極材料反射系數(shù)大、吸收系數(shù)小、碰撞損失能量大、逸出功大－－適應(yīng)對(duì)紫外靈敏的光電探測(cè)器。光吸收系數(shù)大得多，散射能量損失小，量子效率比金屬大得多