凡是把光辐射量转换为电量（电流或电压）的光探测器，都称为光电探测器。此处的光辐射不仅指狭义的可见光，还包括紫外、红外，甚至热辐射。了解光辐射对光电探测器产生的物理效应是了解光电探测器工作的基础。 

 

 

 

 

光电探测器的物理效应通常分为两大类：光子效应和光热效应。光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的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改变的大小。光子能量hv与光波频率v有关为普朗克常量），因此光子效应对光波频率表现出选择性。在光子 直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。光子效应的分类及典型探测器见下表 

 

 

 

 

光子效应的分类 

 具体效应 

 典型探测器 

 

  

 光阴极发射光电子 

   

 

  

 正电子亲和势光阴极 

 光电管 

 

  

 负电子亲和势光阴极 

   

 

外光电效应 

 光电子倍增 

   

 

  

 气体繁流倍增 

 充气光电管 

 

  

 打拿极倍增 

 光电倍增管 

 

  

 通道电子倍增 

 像增强管 

 

  

 光电导 

 光敏电阻 

 

  

 光生伏特 

   

 

  

 PN结和PIN结（零偏） 

   

 

  

 PN结和PIN结（反偏） 

 光电池 

 

内光电效应 

 雪崩 

 光敏二极管 

 

  

 肖特基势垒 

 雪崩光敏二极管 

 

  

 异质结 

 肖特基势垒光敏二极管 

 

  

 光电磁 

 光电磁探测器 

 

  

 光子牵引 

 光子牵引探测器 

 

 

 

 

 

 

 

 

外光电效应是指当光照射某种物质时，若入射光子能量足够大，和物质中的电子相互作用，致使电子逸出物质表面的现象。外光电效应依照发射光电子的去向分为直接探测和产生二次电子发射两类，代表性的探测器分别是光电管和光电倍增管。 

 

内光电效应中受激发产生的自由电子仍留在物体内部，导致物体导电性加强、出现电势差或产生其他效应。其中，光电导效应对应的光敏电阻和光生伏特效应（即光伏效应）对 应的光电池、光敏二极管及雪崩光敏二极管较为常见。CCD和CMOS这两类常见的阵列探测器也是以光敏二极管为光电转换器件。 

 

光热效应和光子效应完全不同。探测器件吸收光辖射能量后，并不直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运动能量，引起探测器件温度上升，温度上升的结果又使探测器件的电学性质或其他物理性质发生变化。所以，光热效应与单光子能量hv的大小没有直接关系。原则上，光热效应对光波频率没有选择性，只是在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以其广泛用于对红外线辐射的探测。 因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境 温度变化的影响。值得注意的是，下文将要介绍一种所谓热释电效应是响应于材料的温 度变化率，比其他光热效应的响应速度要快得多，并已获得日益广泛的应用。光热效应的分类及典型光电探测器见下表。 

 

 

 

 

 

光热效应分类 

 典型探测器 

 

测辐射热计 

   

 

负电阻温度系数 

 热敏电阻测辐射热计 

 

正电阻温度系数 

 金属测辐射热计 

 

超导 

 超导远红外探测器 

 

温差电 

 热电偶、热电堆 

 

热释电 

 热释电探测器 

 

其他 

 高莱盒、液晶等 

 

 

 

 

 

综上所述，光电效应依照发生的主要波段、产生物理效应的区别，有许多不同的分类， 这些分类对应着丰富的典型探测器。 

 

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