最新61光电效应和光电器件汇总
什么是光电效应介绍光电效应的应用
什么是光电效应介绍光电效应的应用知识点：什么是光电效应及其应用光电效应是物质在光照射下发生的一种物理现象。
当光子（光的粒子）的能量大于或等于物质表面电子所需的最小能量时，电子会被激发并从物质表面逸出。
这个现象被称为光电效应。
光电效应的基本原理可以归结为以下几个关键点：1.光的波动性：光电效应揭示了光的粒子性。
光既可以看作波动，也可以看作由光子组成的粒子流。
2.光子能量：光子的能量与其频率成正比，与光的强度无关。
当光子的能量大于或等于电子的逸出功时，光电效应会发生。
3.逸出功：逸出功是指电子从物质表面逸出所需的最小能量。
不同物质的逸出功不同，因此对光的敏感度也不同。
4.光电效应方程：爱因斯坦提出了光电效应方程，描述了光子能量、电子逸出功和电子动能之间的关系。
方程为E = hν - W，其中 E 表示电子的动能，h 表示普朗克常数，ν 表示光的频率，W 表示逸出功。
光电效应的应用非常广泛，以下是一些重要的应用领域：1.太阳能电池：太阳能电池利用光电效应将光能转换为电能，为人类提供了清洁、可再生能源。
2.光电器件：光电器件如光敏电阻、光敏二极管等，利用光电效应实现光信号与电信号的转换。
3.激光技术：激光是一种特殊的光，具有高度的相干性和方向性。
激光技术在医疗、通信、测量等领域发挥着重要作用。
4.光电探测器：光电探测器可以将光信号转换为电信号，广泛应用于光电通信、天文观测等领域。
5.光电子计算机：光电子计算机利用光信号进行信息处理和传输，具有高速、大容量、低能耗等优点。
6.光电效应在科学研究中的应用：光电效应不仅在物理学领域具有重要意义，还广泛应用于化学、生物学、材料科学等领域的研究。
了解光电效应及其应用，有助于我们深入理解光的性质，以及光与物质相互作用的机理。
这些知识对于培养学生的科学素养和创新能力具有重要意义。
习题及方法：1.习题：一束光照射到某种金属上，如果光的频率为5×10^14 Hz，该金属的逸出功为2.3 eV，求该束光的最大光电子动能。
光电效应及光电元件ppt实用资料
减小了PN结的电容，提高了工作频率。PIN光敏二极管的工作电压（反向 偏置电压）高，光电转换效率高，暗电流小，其灵敏度比普通的光敏二极
术 管高得多，响应频率可达数十兆赫，可用作各种数字与模拟光纤传输系统
专 业
，各种家电遥控器的接收管（红外波段）、UHF
频带小信号开关、中波频
教带
学 资
到1000MHZ之间电流控制、可变
项目：光电效应 及光电元件
基于光生伏特效应的光电元件
应
——光电池
用
电 子
在N型衬底上制造一薄层P型层作为光照敏感面，就构成最简单的光
技 术 专
电池。当入射光子的能量足够大时，P型区每吸收一个光子就产生一对 光生电子—空穴对， 光生 电子—空穴对的的扩散运动使电子通过漂移
业 运动被拉到N型区，空穴留在P区，所以N区带负电，P区带正电。如果
3
Page 3
紫外管外形
应 用
当入射紫外线照射在
电 紫外管阴极板上时，电
子 技 术
子克服金属表面对它的 束缚而逸出金属表面，
专 形成电子发射。紫外管
业 教
多用于紫外线测量、火
学 焰监测等。
资
源
库
项目：光电效应 及光电元件
紫外线
2021/7/23
Page 4
光敏电阻
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 库
5—发射极引脚 6—N+ 衬底 7—N型集电区 9—集电结 10—P型基区 11—N型发射区
81—2—Si发O2射保结护圈
2021/7/23
17
Page 17
硅光敏晶体管 应 的光谱特性
用 电 子 技 术 专 业 教 电磁波频谱 学 资 源 库
光电式传感器 光电效应及常用的光电元件 光电发射效应及典型器件
3. 光电倍增管
光电倍增管外形
➢光电倍增管由光阴极、倍增极、阳极组成，其中倍增极通常为12-14级，多的可达 30级。倍增极能在电子轰击下发射出更多“次级电子”，可将阴极的光电流放大几万 至几百万倍，故其灵敏度要比普通光电管高得多。
3. 光电倍增管
光电倍增管工作原理图
当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场 进入倍增系统，并利用二次电子释放效应得到倍增放大，最后把放大后的电子用阳极 收集作为信号输出。
2. 光电管
光电管外形
课程内容
1 . 光电发射效应 2. 光电管 3. 光电倍增管
3. 光电倍增管 ➢光电倍增管（photomultiplier）建立在外光电效应、二次电子发射和电子光学理论 基础上，结合了高增益、低噪声、高频率响应和大信号接收区等特征，是一种具有极 高灵敏度和超快时间响应的光敏电真空器件。
课程内容
1 . 光电发射效应 2. 光电管 3. 光电倍增管
2. 光电管
➢ 光电管是（phototube）基于外光电效应的基本光电转换器件。 ➢光电管分为真空光电管和充气光电管。 ➢光电管的典型结构是将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂一层光电材料作为阴极，球心 放置小球形或小环形金属作为阳极。若球内充低压惰性气体就成为充气光电管。光电子在飞向 阳极的过程中与气体分子碰撞而使气体电离，可增加光电管的灵敏度。 ➢光电管灵敏度低、体积大、易破损，已被固体光电器件所代替。
4.1.2 光电发射效应及典型器件
课程内容
1 . 光电发射效应 2. 光电管 3. 光电倍增管
教案1061 光电效应及光电器件PPT课件
§6.1光电效应及光电器件
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象， 在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激 发出来而形成电流，即光生电 。光电现象由德国 物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱 因斯坦所提出。
d．从实验知道，产生光电流的过程非常快， 一般不超过10的-9次方秒；停止用光照射，光电 流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。
§6.1光电效应及光电器件
基于外光电效应的电子元件有光电管、光电倍 增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个 放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下 来。
§6.1光电效应及光电器件
然（天然）光源和人造光源。如：太阳、电灯、燃 烧着的蜡烛等都是光源。光也有能量。
光电式传感器中的光源可采用白炽灯、激光器、 发光二极管及能发射可见光谱、紫外线光谱和红外 光谱的其他器件。
§6.1光电效应及光电器件
2.光学通路 光学通路中常用的光学器件有：透镜、滤光
片、光阑、棱镜、反射镜、光栅等，主要是对光 参数进行选择、调整和处理。被测信号可以通过 以下两种作用途径转换成光器件的入射光通量的 变化：
§6.1光电效应及光电器件
光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。 太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。 因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电 池是阳光发电的关键。
简单来说就是在光作用下能使物体产生一定 方向电动势的现象。基于该效应的器件有光电池 和光敏二极管、三极管。
§6.1光电效应及光电器件
§6.1光电效应及光电器件
4．测量电路 测量电路的功能：把光电器件输出电信号转换 成后续可用的信号。 一般情况下，光电器件的输出电信号较小，需 设定放大器。
光电效应、光电导效应、光生伏特效应的内容与关系
光电效应、光电导效应、光生伏特效应的内容与关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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光电知识点总结
光电知识点总结光电技术是一门涉及光和电的交叉学科，主要研究光和电能量之间的相互转换和作用规律。
光电技术涉及到光电器件的设计、制造和应用，涵盖了光电转换、光电检测、光电调制等方面的内容。
光电技术已经成为现代科技发展的重要领域，在通讯、医疗、能源、环境等领域都有着广泛的应用。
一、光电效应1. 光电效应概述光电效应是指材料受到光照射后，发生电子的发射、传输或者输运现象的过程。
光电效应包括外光电效应和内光电效应两种。
外光电效应是指光照射在材料表面，引起材料表面电子的发射，产生光电流现象；内光电效应是指光照射在材料内部，通过光生载流子（电子-空穴对）的发生，从而产生光电流。
2. 外光电效应外光电效应是指光照射在金属或半导体表面时，引起金属或半导体表面电子的发射，产生光电流现象。
外光电效应是实现光电转换的关键过程，应用广泛。
3. 内光电效应内光电效应是指在光照射下，材料内部的电子-空穴对的产生和输运过程。
内光电效应是光电器件的工作原理，包括光电二极管、太阳能电池等。
二、光电器件1. 光电二极管光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的光电转换器件。
光电二极管分为光电探测二极管和光发射二极管两种。
光电探测二极管是将光信号转化为电信号的光电器件，主要应用于光通信、光电传感等领域。
光发射二极管是将电信号转化为光信号的光电器件，主要应用于光通信、显示屏等领域。
2. 光电场效应器件光电场效应器件是一种基于光电效应的半导体器件，主要包括光电场效应晶体管、光电场效应器件。
光电场效应器件主要应用于光电调制、光电开关等领域。
3. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的光电转换器件，是目前能源领域的热门技术之一。
太阳能电池主要包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池等。
4. 光电晶体管光电晶体管是一种能够实现光电转换的半导体器件，是现代光电器件中最重要的一种。
光电晶体管主要应用于光电检测、光电调制、光电放大等领域。
物理有关光电效应的应用知识点总结
物理有关光电效应的应用知识点总结物理有关光电效应的应用知识点总结光学是研究光的行为和性质的物理学科。
光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组来描述；同时，光具有波粒二象性，光的粒子性则需要用量子力学来描述。
以下是为你整理的物理有关光电效应的应用知识点总结，希望能帮到你。
光电效应的应用知识点：光电倍增管利用光电效应还可以制造多种光电器件，如光电倍增管、电视摄像管、光电管、电光度计等，这里介绍一下光电倍增管。
这种管子可以测量非常微弱的光。
右下图是光电倍增管的大致结构，它的管内除有一个阴极K和一个阳极A外，还有若干个倍增电极K1、K2、K3、K4、K5等。
使用时不但要在阴极和阳极之间加上电压，各倍增电极也要加上电压，使阴极电势最低，各个倍增电极的电势依次升高，阳极电势最高，这样，相邻两个电极之间都有加速电场，当阴极受到光的照射时，就发射光电子，并在加速电场的作用下，以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，光电子能从这个倍增电极上激发出较多的电子，这些电子在电场的作用下，又撞击到第二个倍增电极上，从而激发出更多的电子，这样，激发出的电子数不断增加，最后后阳极收集到的电子数将比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍（一般为105～108倍）。
因而，这种管子只要受到很微弱的光照，就能产生很大电流，它在工程、天文、军事等方面都有重要的作用。
光电效应的应用知识点：农业病虫害防治农业虫害的治理需要依据为害昆虫的特性提出与环境适宜、生态兼容的技术体系和关键技术。
为害昆虫表现了对敏感光源具有个体差异性和群体一贯性的趋光性行为特征，并通过视觉神经信号响应和生理光子能量需求的方式呈现出生物光电效应的作用本质。
利用昆虫的这种趋性行为诱导增益特性，一些光电诱导杀虫灯技术以及害虫诱导捕集技术广泛地应用于农业虫害的防治，具有良好的应用前景。
光电效应的应用知识点：制造光电倍增管光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。
各种光电效应对应的光电元件
各种光电效应对应的光电元件
1. 外光电效应：当金属表面受到光照射时，会有电子从金属表面逸出，这种现象被称为外光电效应。
基于外光电效应的光电元件有光电管和光电倍增管等，常用于光电子学和光电探测领域。
2. 内光电效应：当光照射到半导体材料时，会在材料内部产生电子-空穴对，这种现象被称为内光电效应。
基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等，常用于光控开关、光电传感器等领域。
3. 光伏效应：当光照射到 p-n 结型半导体时，会在结区产生电动势，这种现象被称为光伏效应。
基于光伏效应的光电元件有太阳能电池，常用于太阳能发电领域。
4. 光热效应：当光照射到某些材料时，会使材料的温度升高，从而引起材料的电阻变化，这种现象被称为光热效应。
基于光热效应的光电元件有热敏电阻、热电偶等，常用于温度测量和控制领域。
5. 光电导效应：当光照射到半导体材料时，会使材料的电导率发生变化，这种现象被称为光电导效应。
基于光电导效应的光电元件有光敏电阻等，常用于光探测器和光学仪器中。
这些光电元件在不同的领域都有广泛的应用，如光通信、光探测、光学仪器、太阳能利用等。
随着科技的不断发展，光电元件的性能和应用领域还在不断拓展和提升。
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6.1 光电效应和光电器件
2．光敏电阻 （1）工作原理 光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导
体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性， 纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压， 也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值 （暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的 阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增 大。 一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越 好， 此时光敏电阻的灵敏度高。
图 6.2 光电管符号及测量电路
6.1 光电效应和光电器件
（2）光电倍增管
①光电倍增管的结构
图 6.3 光电倍增管结构
6.1 光电效应和光电器件
②光电倍增管的工作原理 光电倍增管是利用二次电子释放效应，
将光电流在管内部进行放大。 所谓的二次电子是指当电子或光子以
足够大的速度轰击金属表面而使金属内 部的电子再次逸出金属表面，这种再次 逸出金属表面的电子叫做二次电子。
3.光电特性
指当光敏晶体管加
上一定电压时，输出电
流与光照度之间的关系。
光敏二极管光电特性的
线性较好，而光敏三极
管在照度小时，光电流
随照度增加而较小，并
且在光照足够大时，输 出电流有饱和现象。
图 6.11 光敏晶体管光电特性
1—光敏二极管光电特性 2—光 敏三极管光电特性
6.1 光电效应和光电器件
4.温度特性
指暗电流及亮电流 与温度的关系。
温度变化对光敏晶 体管的亮电流影响不 大，但对暗电流的影 响非常大，并且是非 线性的，将给微光测 量带来误差。
图6.12 光敏晶体管的温度特性 1—亮电流 2—暗电流
6.1 光电效应和光电器件
5.响应时间 工业用的硅光敏二极管的响应时间
为10-5～10-7S 左右，光敏三极管的响应 时间比二极管约慢一个数量级，因此在 要求快速响应或入射光、调制光频率较 高时应选用光敏二极管。
（a）
（b）
（a）结构 （b）图形符号 图6.13 光电池
6.1 光电效应和光电器件
（2）基本特性
①光谱特性 光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。 图8-16为 硅光电池和硒光电池的光谱特性曲线。从图中可知， 不同 材料的光电池， 光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同 的，硅光电池波长在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。 硅光电池的光谱响应波长范围为0.4~1.2μm，而硒光电池只 能为0.38~0.75μm。可见，硅光电池可以在很宽的波长范围 内得到应用。
6.1 光电效应和光电器件
（a）
（b）
（a）光敏电阻的结构
（b）光敏电阻图形符号
图 6.4 光敏电阻
1—梳状电极 2—光导体 3—透光窗口 4—外壳
5—绝缘基体 6—黑色玻璃支柱 7—引脚
6.1 光电效应和光电器件
(2) ①暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值
称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 ②亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称
6.1 光电效应和光电器件
S/ %
10 0 80 60 40 20 0
硒 硅
400 600 800 1000 1200 / nm
3．光生伏特效应 在光线作用下，使物体产生一定方向
电动势的现象称为光生伏特效应。 基于光生伏特效应的光电元件有光
电池。
6.1 光电效应和光电器件
6.1.2 光电器件 1．光电管和光电倍增管 （1）光电管
-
图 6.1 光电管的结构 1—阳极A 2—阴极K 3—石英玻璃外壳 4—抽气管蔕 5—阳极引脚 6—阴极引脚
61光电效应和光电器件
6.1 光电效应和光电器件
1.外光电效应 在光线照射下，电子逸出物体表面 向外发射的现象称为外光电效应，也叫 光电发射效应。 基于外光电效应的光电元件有光电管 和光电倍增管等。
6.1 光电效应和光电器件
每个光子具有的能量：
E h
爱因斯坦的光电效应方程 ：
1mv2 hfA 2
式中：m——电子质量； v——电子逸出速度。
6.1 光电效应和光电器件
2. 内光电效应 在光线照射下，物体内的电子不能逸
出物体表面，而使物体的电导率发生变 化或产生光生电动势的效应称为内光电 效应。
基于内光电效应的光电元件有光敏电 阻、光敏二极管、光敏三极管和光敏晶 闸管等 。
6.1 光电效应和光电器件
为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 ③光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。
6.1 光电效应和光电器件
（3）光敏电阻的光电特性 在光敏电阻两端电压固定不变时，光
照度与电阻及电流间的关系称为光电特 性。
（a）光照—电阻特性
（b）光照—电流特性
图 6.5 光敏电阻的光电特性
6.1 光电效应和光电器件
敏感，这就是光敏晶 体管的光谱特性，如
1—硅光敏晶体管 2—鍺光敏 晶体管
图6.9所示。
6.1 光电效应和光电器件
2.伏安特性
在一定照 度下，光电 流I与光敏元 件两端电压U 的对应关系 称为伏安特 性。
（a）光敏二极管伏安特性
（b）光敏三极管伏安特性
图 6.10 光敏晶体管伏安特性
6.1 光电效应和光电器件
6.1 光电效应和光电器件
4．光电池 （1）结构及工作
原理
当 光 照 射 到 PN 结 的 一个面，例如P型面时， 若光子能量大于半导体 材料的禁带宽度，那么P 型区每吸收一个光子就
产生一对自由电子和空 穴， 电子-空穴对从表面 பைடு நூலகம்内迅速扩散， 在结电
场的作用下，最后建立
一个与光照强度有关的 电动势。
3．光敏晶体管 光敏晶体管通常指光敏二极管和光敏三
极管，它们的工作原理是基于内光电效 应。 （1）光敏二极管
6.1 光电效应和光电器件
（a）内部结构 （b）图形符号 （c）基本电路 图 6.6 光敏二极管
1—负极引脚 2—管芯 3—外壳 4—玻璃聚光镜 5—正极引脚
6.1 光电效应和光电器件
（2）光敏三极管
(a) 内部组成
（b）图形符号
图 6.7 光敏三极管
1—集电极引脚 2—管芯 3—外壳
4—玻璃透光镜 5—发射极引脚
图 6.8 光敏三极管基本电路
6.1 光电效应和光电器件
（3）光敏晶体管的基本特性
1.光谱特性
在入射光照度一
定时，光敏晶体管的
相对灵敏度随光波波
长的变化而变化，一
种光敏晶体管只对一
定波长范围的入射光 图 6.9 光敏晶体管的光谱特性