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第五章 真空光电器件;探测器件;光导管或光敏电阻 光电池 光电二极管 雪崩光电二极管 肖特基势垒光电二极管 光电磁探测器 光子牵引探测器;第五章 真空光电器件;知识回顾;半导体发射阈值:; 半导体的光电逸出功由两部分组成：;我们通常所说的电子亲合势就是指的EAe， 半导体材料的光电发射阈值变为： ;; ①表面逸出功高。 金属： ②表面反射强，对光辐射的吸收率低。 ③内部存在大量电子，相互碰撞损失能量大。 ①对入射光反射系数小，吸收系数大，在长波限就 有电子发射。 ａ：趋向表面运动的过程中 ② 阴极层导电性适中： 损失能量比金属小； 半导体 ｂ：传导电子的补充不发生 困难。 ③半导体中存在着大量的发射中心（价带中有大的 电子密度）。 ④小的光电逸出功，较高的量子效率。 ; 1.光阴极表面对光辐射的反射小而吸收大，以便体内有较多的电子受到激发；;;2.量子效率（或称量子产额）。;5.1.2 光电阴极的分类;5.1.3 常用的光电阴极材料;a灵敏度较低。光照灵敏度约为30μA/1m，辐照灵敏度为3mA/W，量子效率在峰值波长处也只有1%;;2. 单碱锑化物;3. 多碱锑化物;4.负电子亲合势光电阴极;Si-Cs2O是在p型Si的基质材料上涂一层极薄的金属Cs，经特殊处理而形成n型Cs2O。 表面为n型的材料有丰富的自由电子，p型基底材料有丰富的空穴，相互扩散形成表面电荷局部耗尽。 与p-n结情况类似，耗尽区的电位下降Ed，造成能带弯曲，如图所示。;费米能级和电子占据率;电子占据概率： ;Ec;PN结能带与势垒：P型、N型半导体的费米能级受各自掺杂的影响，在能带图中的高低位置不一致，如图1—19(a)所示。当P型、N型半导体结合成为PN结时，按费米能级的意义，电子将从费米能级高的N区流向费米能级低的P区，空穴则从P区流向N区，因而Efn不断下移，且Efp不断上移，直至Efn = Efp为止。这时PN结中有统一的费米能级Ef，PN结处于平衡状态，但处于PN结区外的P区和N区中的费米能级相对于价带和导带的位置要保持不变，这就导致pN结能带发生弯曲;(1)量子效率高 负电子亲和势阴极因其表面无表面势垒，所以受激电子跃迁到导带并迁移到表面后，无需克服表面势垒就可以较容易地逸出表面.;(3)热电子发射小 与光谱响应范围类似的正电子亲和势的光电发射材料相比，负电子亲和势材料的禁带宽度一般比较宽，所以在没有强电场作用的情况下，热电子发射较小，一般只有10-16A/cm2。 (4)光电子的能量集中 基本等于导带底的能量，可提高光电成像器件的空间分辨率和时间分辨率。;真空光电管由玻壳、光电阴极和阳极三部分组成。 为了防止氧化，将管内抽成真空。光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁，受光照时，可向外发射光电子。阳极是金属环或金属网，置于光电阴极的对面，加正的高电压，用来收集从阴极发射出来的电子。; 结构;充气光电管;充气光电管最大缺点是在工作过程中灵敏度衰退很快，其原因是正离子轰击阴极而使发射层的结构破坏。 充气光电管按管内充气不同可分为单纯气体型和混合气体型。 ①单纯气体型：这种类型的光电管多数充氩气，优点是氩原子量小，电离电位低，管子的工作电压不高。有些管内充纯氦或纯氖，使工作电压提高。 ②混合气体型：这种类型的管子常选氩氖混合气体，其中氩占10％左右。由于氩原子的存在使处于亚稳态的氖原子碰撞后即能恢复常态，因此减少惰性。 ;;5.2.2 光电倍增管photomultiplier tube（PMT）;光电倍增管;一、光电倍增管的结构与原理 ——光窗（Input window ) ——光电阴极(Photo cathode) ——电子光学系统 ——电子倍增系统(Dynodes) ——阳极(Anode);1入射光窗—光窗分侧窗式和端窗式两种;窗口材料特性对比;3电子光学系统; 倍增系统是由许多倍增极组成，每个倍增极都是由二次电子倍增材料构成的，具有使一次电子倍增的能力。倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。;二次电子发射系数： ;a) 百叶窗式? b) 盒栅式? c) 直瓦片式? d) 圆