光电探测器
光电探测器是利用辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象的原理而制成的器件。

它的的工作原理是基于光电效应（包括外电光效应和内电光效应）。

根据器件对辐射响应的方式不同或者说器件工作的机理不同，光电探测器可分为两大类：一类是光子型探测器；另一类是热探测器。

其中光子探测器包括真空光电器件（光电倍增管等）和固体光电探测器（光电二极管、光导探测器、CCD等）。

1光子探测器
1）原理
光子探测器利用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件，如光电管、光电倍增管和红外变像管等。

这些器件都包含一个对光子敏感的光电阴极，当光子投射到光电阴极上时，光子可能被光电阴极中的电子吸收，获得足够大能量的电子能逸出光电阴极而成为自由的光电子。

在光电管中，光电子在带正电的阳极的作用下运动，构成光电流。

光电倍增管与光电管的差别在于，在光电倍增管的光电阴极与阳极之间设置了多个电位逐级上升并能产生二次电子的电极（称为打拿极）。

从光电阴极逸出的光电子在打拿极电压的加速下与打拿极碰撞，发生倍增效应，最后形成较大的光电流信号。

因此，光电倍增管具有比光电管高得多的灵敏度。

红外变像管是一种红外-可见图像转换器,它由光电阴
极、阳极和一个简单的电子光学系统组成。

光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的聚焦，当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时，便发出绿色的光像信号。

2）光电管
光电管原理是光电效应。

一种是半导体材料类型的光电管，它的工作原理光电二极管又叫光敏二极管，是利用半导体的光敏特性制造的光接受器件。

当光照强度增加时，PN结两侧的P区和N区因本征激发产生的少数载流子浓度增多，如果二极管反偏，则反向电流增大，因此，光电二极管的反向电流随光照的增加而上升。

光电二极管是一种特殊的二极管，它工作在反向偏置状态下。

常见的半导体材料有硅、锗等。

如我们楼道用的光控开关。

还有一种是电子管类型的光电管，它的工作原理用碱金属（如钾、钠、铯等）做成一个曲面作为阴极，另一个极为阳极，两极间加上正向电压，这样当有光照射时，碱金属产生电子，就会形成一束光电子电流，从而使两极间导通，光照消失，光电子流也消失，使两极间断开。

光电管有真空光电管（电子光电管）和充气光电管（离子光电管）。

光电倍增管一般用于测弱辐射而且响应速度要求较高的场合，如人造卫星的激光测距仪、光雷达等。

3）光电倍增管
光电倍增管是依据光电子发射、二次电子发射和电子光学的原理制成的、透明真空壳体内装有特殊电极的器件。

光阴极在光子作用下发射电子，这些电子被外电场(或磁场)加速，聚焦于第
一次极。

这些冲击次极的电子能使次极释放更多的电子，它们再被聚焦在第二次极。

一般经十次以上倍增,放大倍数可达到108～1010。

光电倍增管具有很高的电流增益，特别适于探测微弱光信号；但它结构复杂，工作电压高，体积较大。

由于光电倍增管增益高和响应时间短，又由于它的输出电流和入射光子数成正比，所以它被广泛使用在天体光度测量和天体分光光度测量中。

其优点是：测量精度高，可以测量比较暗弱的天体，还可以测量天体光度的快速变化。

4）性能
半导体光子型探测器的性能在很大程度上取决于制备探测器所用的半导体材料。

本征半导体材料比掺杂半导体材料更加有用。

本征半导体材料既能用来制作光导型探测器，又能制做光伏型探测器；而掺杂半导体只能做成光导型探测器。

截止波长较长的半导体光子型探测器，大多数必须在较低温度下工作，如77K，38K 或4.2K。

同一探测器在室温下的探测率明显低于低温下的探测率。

为了保持半导体光子型探测器的正常工作，常把探测器置于低温容器（杜瓦瓶）中，或用微型致冷器使探测器达到较低的工作温度。

2 热探测器
热探测器是用探测元件吸收入射辐射而产生热、造成温升,并借助各种物理效应把温升转换成电量的原理而制成的器件。

最常用的有温差电偶、测辐射热计、高莱管、热电探测器。

热探测器是利用居里点以下的热电晶体的自发极化强度与温度有关的原理制成的器件。

当热（释）电晶体薄片吸收辐射产生温升时，在薄片极化方向产生电荷变化为ΔQ＝pTAΔT，式中ΔQ 为电荷变化量，pT为温度T时的热释电系数, A为吸收辐射的表面的面积，ΔT为晶体的温升值。

当用调制的辐射照射时晶体的温度不断变化, 电荷也随之变化,从而产生电流，它的数值与调制的辐射量有关。

热电探测器所用的材料主要有钛酸钡、硫酸三甘肽(TGS)、掺镧的锆钛酸铅(PLZT)、铌酸锂和铌酸锶钡。

近年来也采用多晶、陶瓷和塑料，可按需要制成各种形状的探测器。

1）温差电偶
温差电偶（热电偶）是利用温差电现象制成的一种器件，由两种能产生显著温差电的金属丝（如铜和康铜）或P型和N型半导体构成。

把两种材料的一结点涂金黑（或铂黑）或覆盖上镀黑的薄片，以吸收辐射并引起温升，这一结点称为热端；而未加热的一端称为冷端。

在热端和冷端有温差时，回路中会产生温差电动势，其数值与辐射量有关：ε＝p(T)ΔT，式中ε为温差电动势值,p(T)为温度T时的温差电动势率，ΔT为吸收光产生的温差，温差电堆（热电堆）是把若干个温差电偶串接而成，目的是显著地提高其响应率。

2) 测辐射热计
测辐射热计是利用热敏电阻构成的探测器。

当热敏电阻吸收光（在红外区常称辐射）出现温升后会引起阻值的变化，如果用
一负载电阻与热敏电阻串联并施加偏压，那么从负载电阻或热敏电阻上取出的输出电压的变化量与入射的光量有关。

常常把一对参量相同的热敏电阻密封在一起其中一个接受光照，然后利用桥式电路取出与光量相关的电信号。

优点是减小了外界温度变化造成的影响。

3）高莱管
高莱管是主要利用小容量的气体受热膨胀使柔镜变形的原理探测辐射的器件。

当辐射被薄膜吸收产生温升，气体受热膨胀，使镀银的柔镜弯曲。

光源发出的光经光栅聚焦到柔镜上，经此镜反射回的光栅像再经过光栅投射到光电管上。

当柔镜受压弯曲光栅像相对于光栅位移，使投射到光电管的光通量发生变化，光电管的输出信号的变化量反映出辐射量的大小。

这种探测器时间响应慢，但能探测弱光，主要应用于光谱仪器中。