光照時流過半導體的電流為什麼增大

『壹』 光電效應中在光照強度不變，當電壓增大時，為什麼光電流增大電壓增大到某一值時，光電流不再增加

半導體和稀土材料製造的光電元器件是非線性元件!在非線性區域內它呈現線性阻抗,超出非線性區域後就會呈現飽和恆流或截止!

『貳』 光照為什麼可以使半導體產生電壓

工作原理基於內光電效應,當摻雜的半導體薄膜表面受到光照時,吸收光的能量，其導電率就發生變化.如光耦器件或是光敏電阻。

『叄』 為什麼隨著加在關電管兩端的正向電壓的增大,迴路中的光電流會增大並進而達到飽和呢

首先你要明白光電管的原理。
光電管原理是光電效應。一種是半導體材料類型的光電管，它的工作原理光電二極體又叫光敏二極體，是利用半導體的光敏特性製造的光接受器件。當光照強度增加時，PN結兩側的P區和N區因本徵激發產生的少數載流子濃度增多，如果二極體反偏，則反向電流增大，因此，光電二極體的反向電流隨光照的增加而上升。光電二極體是一種特殊的二極體，它工作在反向偏置狀態下。常見的半導體材料有硅、鍺等。如我們樓道用的光控開關。還有一種是電子管類型的光電管，它的工作原理用鹼金屬（如鉀、鈉、銫等）做成一個曲面作為陰極，另一個極為陽極，兩極間加上正向電壓，這樣當有光照射時，鹼金屬產生電子，就會形成一束光電子電流，從而使兩極間導通，光照消失，光電子流也消失，使兩極間斷開。
光照射到某些物質上，引起物質的電性質發生變化。這類光致電變的現象被人們統稱為光電效應。金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應，發射出來的電子叫做光電子。光波長小於某一臨界值時方能發射電子，即極限波長，對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決於金屬材料，而發射電子的能量取決於光的波長而與光強度無關，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，只要光的頻率高於金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產生都幾乎是瞬時的，不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效應由德國物理學家赫茲於1887年發現，對發展量子理論起了根本性作用，在光的照射下，使物體中的電子脫出的現象叫做光電效應(Photoelectric effect)。 光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏打效應。前一種現象發生在物體表面，又稱外光電效應。後兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
光電效應里，電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直於金屬表面射出，與光照方向無關 ，光是電磁波，但是光是高頻震盪的正交電磁場，振幅很小，不會對電子射出方向產生影響。
所以隨著加在光電管兩端的正向電壓的增大,迴路中的光電流會增大並進而達到飽和。

『肆』 在半導體中，熱平衡時，擴散電流等於漂移電流；有光照時，為什麼p-n結中產生的空穴電子對還可以移動呢

這個就是你對動態平衡的理解了。
1、熱平衡時，擴散電流與漂移電流確實相等，這專種平衡屬是一種動態平衡。也就是載流子的激發，復合依舊在持續，只是激發和復合的量是相等的。
2、此時，如果外界有光照（注意，光照相當於外界給以半導體的一種能量，這種能量會影響載流子的運動，並在運動中不斷損耗，能量損耗完了，平衡就重新獲得了。同樣的，加熱也是外界給以能量。），就相當於給了原來一個已經平衡的系統一個擾動，對於系統而言，只要時間足夠長，可以重新獲得平衡，但在平衡獲得之前，未必有擴散電流等於漂移電流的條件。

『伍』 在光的照射下，半導體為什麼會產生電流

半導體（ semiconctor），指常溫下導電性能介於導體（conctor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極體就是採用半導體製作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品，如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業應用上最具有影響力的一種。半導體五大特性∶摻雜性，熱敏性，光敏性，負電阻率溫度特性，整流特性。在形成晶體結構的半導體中，人為地摻入特定的雜質元素，導電性能具有可控性。在光照和熱輻射條件下，其導電性有明顯的變化。半導體是指導電性能介於導體和絕緣體之間的材料。我們知道，電路之所以具有某種功能，主要是因為其內部有電流的各種變化，而之所以形成電流，主要是因為有電子在金屬線路和電子元件之間流動（運動/遷移）。所以，電子在材料中運動的難易程度，決定了其導電性能。常見的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發生運動，因此其導電性能好；絕緣體由於其材料本身特性，電子很難獲得導電所需能量，其內部很少電子可以遷移，因此幾乎不導電。而半導體材料的導電特性則介於這兩者之間，並且可以通過摻入雜質來改變其導電性能，人為控制它導電或者不導電以及導電的容易程度。這一點稱之為半導體的可摻雜特性。

『陸』 半導體cd大小與電流的關系

.1 半導體物理基礎
本章從半導體器件的工作機理出發,簡單介紹半導體物理基礎知識,包括本徵半導體,雜質半導體,PN結;分別討論晶體二極體的特性和典型應用電路,雙極型晶體管和場效應管的結構,工作機理,特性和應用電路,重點是掌握器件的特性.
媒質
導體:對電信號有良好的導通性,如絕大多數金屬,電解液,以及電離氣體.
絕緣體:對電信號起阻斷作用,如玻璃和橡膠,其電阻率介於108 ~ 1020 ·m.
半導體:導電能力介於導體和絕緣體之間,如硅 (Si) ,鍺 (Ge) 和砷化鎵 (GaAs) .
半導體的導電能力隨溫度,光照和摻雜等因素發生顯著變化,這些特點使它們成為製作半導體元器件的重要材料.
4.1.1 本徵半導體
純凈的硅和鍺單晶體稱為本徵半導體.
硅和鍺的原子最外層軌道上都有四個電子,稱為價電子,每個價電子帶一個單位的負電荷.因為整個原子呈電中性,而其物理化學性質很大程度上取決於最外層的價電子,所以研究中硅和鍺原子可以用簡化模型代表 .
每個原子最外層軌道上的四個價電子為相鄰原子核所共有,形成共價鍵.共價鍵中的價電子是不能導電的束縛電子.
價電子可以獲得足夠大的能量,掙脫共價鍵的束縛,游離出去,成為自由電子,並在共價鍵處留下帶有一個單位的正電荷的空穴.這個過程稱為本徵激發.
本徵激發產生成對的自由電子和空穴,所以本徵半導體中自由電子和空穴的數量相等.
價電子的反向遞補運動等價為空穴在半導體中自由移動.因此,在本徵激發的作用下,本徵半導體中出現了帶負電的自由電子和帶正電的空穴,二者都可以參與導電,統稱為載流子.
自由電子和空穴在自由移動過程中相遇時,自由電子填入空穴,釋放出能量,從而消失一對載流子,這個過程稱為復合,
平衡狀態時,載流子的濃度不再變化.分別用ni和pi表示自由電子和空穴的濃度 (cm-3) ,理論上
其中 T 為絕對溫度 (K) ;EG0 為T = 0 K時的禁帶寬度,硅原子為1.21 eV,鍺為0.78 eV;k = 8.63 10- 5 eV / K為玻爾茲曼常數;A0為常數,硅材料為3.87 1016 cm- 3 K- 3 / 2,鍺為1.76 1016 cm- 3 K- 3 / 2.
4.1.2 N 型半導體和 P 型半導體
本徵激發產生的自由電子和空穴的數量相對很少,這說明本徵半導體的導電能力很弱.我們可以人工少量摻雜某些元素的原子,從而顯著提高半導體的導電能力,這樣獲得的半導體稱為雜質半導體.根據摻雜元素的不同,雜質半導體分為 N 型半導體和 P 型半導體.
一,N 型半導體
在本徵半導體中摻入五價原子,即構成 N 型半導體.N 型半導體中每摻雜一個雜質元素的原子,就提供一個自由電子,從而大量增加了自由電子的濃度一一施主電離
多數載流子一一自由電子
少數載流子一一空穴
但半導體仍保持電中性

熱平衡時,雜質半導體中多子濃度和少子濃度的乘積恆等於本徵半導體中載流子濃度 ni 的平方,所以空穴的濃度 pn為

因為 ni 容易受到溫度的影響發生顯著變化,所以 pn 也隨環境的改變明顯變化.
自由電子濃度
雜質濃度
二,P 型半導體
在本徵半導體中摻入三價原子,即構成 P 型半導體.P 型半導體中每摻雜一個雜質元素的原子,就提供一個空穴,從而大量增加了空穴的濃度一一受主電離
多數載流子一一空穴
少數載流子一一自由電子
但半導體仍保持電中性

而自由電子的濃度 np 為
環境溫度也明顯影響 np 的取值.
空穴濃度
摻雜濃庹
4.1.3 漂移電流和擴散電流
半導體中載流子進行定向運動,就會形成半導體中的電流.
半導體電流

半導體電流
漂移電流:在電場的作用下,自由電子會逆著電場方向漂移,而空穴則順著電場方向漂移,這樣產生的電流稱為漂移電流,該電流的大小主要取決於載流子的濃度,遷移率和電場強度.
擴散電流:半導體中載流子濃度不均勻分布時,載流子會從高濃度區向低濃度區擴散,從而形成擴散電流,該電流的大小正比於載流子的濃度差即濃度梯度的大小.
4.2 PN 結
通過摻雜工藝,把本徵半導體的一邊做成 P 型半導體,另一邊做成 N 型半導體,則 P 型半導體和 N 型半導體的交接面處會形成一個有特殊物理性質的薄層,稱為 PN 結.
4.2.1 PN 結的形成
多子擴散
空間電荷區,內建電場和內建電位差的產生
少子漂移
動態平衡
空間電荷區又稱為耗盡區或勢壘區.在摻雜濃度不對稱的 PN 結中,耗盡區在重摻雜一邊延伸較小,而在輕摻雜一邊延伸較大.
4.2.2 PN 結的單向導電特性
一,正向偏置的 PN 結
正向偏置
耗盡區變窄
擴散運動加強,漂移運動減弱
正向電流
二,反向偏置的 PN 結
反向偏置
耗盡區變寬
擴散運動減弱,漂移運動加強
反向電流
PN 結的單向導電特性:PN 結只需要較小的正向電壓,就可以使耗盡區變得很薄,從而產生較大的正向電流,而且正向電流隨正向電壓的微小變化會發生明顯改變.而在反偏時,少子只能提供很小的漂移電流,並且基本上不隨反向電壓而變化.
4.2.3 PN 結的擊穿特性
當 PN 結上的反向電壓足夠大時,其中的反向電流會急劇增大,這種現象稱為 PN 結的擊穿.
雪崩擊穿:反偏的 PN 結中,耗盡區中少子在漂移運動中被電場作功,動能增大.當少子的動能足以使其在與價電子碰撞時發生碰撞電離,把價電子擊出共價鍵,產生一對自由電子和空穴,連鎖碰撞使得耗盡區內的載流子數量劇增,引起反向電流急劇增大.雪崩擊穿出現在輕摻雜的 PN 結中.
齊納擊穿:在重摻雜的 PN 結中,耗盡區較窄,所以反向電壓在其中產生較強的電場.電場強到能直接將價電子拉出共價鍵,發生場致激發,產生大量的自由電子和空穴,使得反向電流急劇增大,這種擊穿稱為齊納擊穿.
PN 結擊穿時,只要限制反向電流不要過大,就可以保護 PN 結不受損壞.
PN 結擊穿
4.2.4 PN 結的電容特性
PN 結能夠存貯電荷,而且電荷的變化與外加電壓的變化有關,這說明 PN 結具有電容效應.
一,勢壘電容
CT0為 u = 0 時的 CT,與 PN 結的結構和摻雜濃度等因素有關;UB為內建電位差;n 為變容指數,取值一般在 1 / 3 ~ 6 之間.當反向電壓 u 絕對值增大時,CT 將減小.
二,擴散電容
PN 結的結電容為勢壘電容和擴散電容之和,即 Cj = CT + CD.CT 和 CD 都隨外加電壓的變化而改變,所以都是非線性電容.當 PN 結正偏時,CD 遠大於 CT ,即 Cj CD ;反偏的 PN 結中,CT 遠大於 CD,則 Cj CT .
4.3 晶體二極體
二極體可以分為硅二極體和鍺二極體,簡稱為硅管和鍺管.
4.3.1 二極體的伏安特性一一 指數特性
IS 為反向飽和電流,q 為電子電量 (1.60 10- 19C) ;UT = kT/q,稱為熱電壓,在室溫 27℃ 即 300 K 時,UT = 26 mV.
一,二極體的導通,截止和擊穿
當 uD > 0 且超過特定值 UD(on) 時,iD 變得明顯,此時認為二極體導通,UD(on) 稱為導通電壓 (死區電壓) ;uD 0.7 V時,D處於導通狀態,等效成短路,所以輸出電壓uo = ui - 0.7;當ui 0時,D1和D2上加的是正向電壓,處於導通狀態,而D3和D4上加的是反向電壓,處於截止狀態.輸出電壓uo的正極與ui的正極通過D1相連,它們的負極通過D2相連,所以uo = ui;當ui 0時,二極體D1截止,D2導通,電路等效為圖 (b) 所示的反相比例放大器,uo = - (R2 / R1)ui;當ui 0時,uo1 = - ui,uo = ui;當ui 2.7 V時,D導通,所以uo = 2.7 V;當ui < 2.7 V時,D截止,其支路等效為開路,uo = ui.於是可以根據ui的波形得到uo的波形,如圖 (c) 所示,該電路把ui超出2.7 V的部分削去後進行輸出,是上限幅電路.
[例4.3.7]二極體限幅電路如圖 (a) 所示,其中二極體D1和D2的導通電壓UD(on) = 0.3 V,交流電阻rD 0.輸入電壓ui的波形在圖 (b) 中給出,作出輸出電壓uo的波形.
解:D1處於導通與截止之間的臨界狀態時,其支路兩端電壓為 - E - UD(on) = - 2.3 V.當ui - 2.3 V時,D1截止,支路等效為開路,uo = ui.所以D1實現了下限幅;D2處於臨界狀態時,其支路兩端電壓為 E + UD(on) = 2.3 V.當ui > 2.3 V時,D2導通,uo = 2.3 V;當ui < 2.3 V時,D2截止,支路等效為開路,uo = ui.所以D2實現了上限幅.綜合uo的波形如圖 (c) 所示,該電路把ui超出 2.3 V的部分削去後進行輸出,完成雙向限幅.
限幅電路的基本用途是控制輸入電壓不超過允許范圍,以保護後級電路的安全工作.設二極體的導通電壓UD(on) = 0.7 V,在圖中,當 - 0.7 V < ui 0.7 V時,D1導通,D2截止,R1,D1和R2構成迴路,對ui分壓,集成運放輸入端的電壓被限制在UD(on) = 0.7 V;當ui < - 0.7 V時,D1截止,D2導通, R1,D2和R2
構成迴路,對ui分壓,集成運放輸入端的電壓被限制在 - UD(on) = - 0.7 V.該電路把ui限幅到 0.7 V到 - 0.7 V之間,保護集成運放.
圖中,當 - 0.7 V < ui 5.7 V時,D1導通,D2截止,A / D的輸入電壓被限制在5.7 V;當ui < - 0.7 V時,D1截止,D2導通,A / D的輸入電壓被限制在 - 0.7 V.該電路對ui的限幅范圍是 - 0.7 V到 5.7 V.
[例4.3.8]穩壓二極體限幅電路如圖 (a) 所示,其中穩壓二極體DZ1和DZ2的穩定電壓UZ = 5 V,導通電壓UD(on) 近似為零.輸入電壓ui的波形在圖 (b) 中給出,作出輸出電壓uo的波形.
解:當 | ui | 1 V時,DZ1和DZ2一個導通,另一個擊穿,此時反饋電流主要流過穩壓二極體支路,uo穩定在 5 V.由此得到圖 (c) 所示的uo波形.
圖示電路為單運放弛張振盪器.其中集成運放用作反相遲滯比較器,輸出電源電壓UCC或 - UEE,R3隔離輸出的電源電壓與穩壓二極體DZ1和DZ2限幅後的電壓.仍然認為DZ1和DZ2的穩定電壓為UZ,而導通電壓UD(on) 近似為零.經過限幅,輸出電壓uo可以是高電壓UOH = UZ或低電壓UOL = - UZ.
三,電平選擇電路
[例4.3.9]圖 (a) 給出了一個二極體電平選擇電路,其中二極體D1和D2為理想二極體,輸入信號ui1和ui2的幅度均小於電源電壓E,波形如圖 (b) 所示.分析電路的工作原理,並作出輸出信號uo的波形.
解:因為ui1和ui2均小於E,所以D1和D2至少有一個處於導通狀態.不妨假設ui1 ui2時,D2導通,D1截止,uo = ui2;只有當ui1 = ui2時,D1和D2才同時導通,uo = ui1 = ui2.uo的波形如圖 (b) 所示.該電路完成低電平選擇功能,當高,低電平分別代表邏輯1和邏輯0時,就實現了邏輯"與"運算.
四,峰值檢波電路
[例4.3.10]分析圖示峰值檢波電路的工作原理.
解:電路中集成運放A2起電壓跟隨器作用.當ui > uo時,uo1 > 0,二極體D導通,uo1對電容C充電,此時集成運放A1也成為跟隨器,uo = uC ui,即uo隨著ui增大;當ui < uo時,uo1 < 0,D截止,C不放電,uo = uC保持不變,此時A1是電壓比較器.波形如圖 (b) 所示.電路中場效應管V用作復位開關,當復位信號uG到來時直接對C放電,重新進行峰值檢波.
4.4 雙極型晶體管
NPN型晶體管
PNP型晶體管
晶體管的物理結構有如下特點:發射區相對基區重摻雜;基區很薄,只有零點幾到數微米;集電結面積大於發射結面積.
一,發射區向基區注入電子
_ 電子注入電流IEN,
空穴注入電流IEP_
二,基區中自由電子邊擴散
邊復合
_ 基區復合電流IBN_
三,集電區收集自由電子
_ 收集電流ICN
反向飽和電流ICBO
4.4.1 晶體管的工作原理
晶體管三個極電流與內部載流子電流的關系:
共發射極直流電流放大倍數:
共基極直流電流放大倍數:
換算關系:
晶體管的放大能力參數
晶體管的極電流關系
描述:
描述:
4.4.2 晶體管的伏安特性
一,輸出特性
放大區(發射結正偏,集電結反偏 )
共發射極交流電流放大倍數:
共基極交流電流放大倍數:
近似關系:
恆流輸出和基調效應
飽和區(發射結正偏,集電結正偏 )
_ 飽和壓降 uCE(sat) _
截止區(發射結反偏,集電結反偏 )
_極電流絕對值很小
二,輸入特性
當uBE大於導通電壓 UBE(on) 時,晶體管導通,即處於放大狀態或飽和狀態.這兩種狀態下uBE近似等於UBE(on) ,所以也可以認為UBE(on) 是導通的晶體管輸入端固定的管壓降;當uBE 0,所以集電結反偏,假設成立,UO = UC = 4 V;當UI = 5 V時,計算得到UCB = - 3.28 V < 0,所以晶體管處於飽和狀態,UO = UCE(sat) .
[例4.4.2]晶體管直流偏置電路如圖所示,已知晶體管的UBE(on) = - 0.7 V, = 50.判斷晶體管的工作狀態,並計算IB,IC和UCE.
解:圖中晶體管是PNP型,UBE(on) = UB - UE = (UCC - IBRB) - IERE = UCC - IBRB - (1+b)IBRE = - 0.7 V,得到IB = - 37.4 A < 0,所以晶體管處於放大或飽和狀態.IC = bIB = - 1.87 mA,UCB = UC - UB = (UCC - ICRC) - (UCC - IBRB) = - 3.74 V | UGS(off) | )
uGS和iD為平方率關系.預夾斷導致uDS對iD的控制能力很弱.
可變電阻區(| uGS | | UGS(off) |且
| uDG | | UGS(off) |)
iD = 0
三,轉移特性
預夾斷
4.5.2 絕緣柵場效應管
絕緣柵場效應管記為MOSFET,根據結構上是否存在原始導電溝道,MOSFET又分為增強型MOSFET和耗盡型MOSFET.
一,工作原理
UGS = 0 ID = 0
UGS > UGS(th) 電場 反型層 導電溝道 ID > 0
UGS控制ID的大小
N溝道增強型MOSFET
N溝道耗盡型MOSFET在UGS = 0時就存在ID = ID0.UGS的增大將增大ID.當UGS - UGS(off) ,所以該場效應管工作在恆流區.圖 (b) 中是P溝道增強型MOSFET,UGS = - 5 (V) - UGS(th) ,所以該場效應管工作在可變電阻區.
解:圖 (a) 中是N溝道JFET,UGS = 0 > UGS(off) ,所以該場效應管工作在恆流區或可變電阻區,且ID
一,方波,鋸齒波發生器
4.5.5 場效應管應用電路舉例
集成運放A1構成弛張振盪器,A2構成反相積分器.振盪器輸出的方波uo1經過二極體D和電阻R5限幅後,得到uo2,控制JFET開關V的狀態.當uo1為低電平時,V打開,電源電壓E通過R6對電容C2充電,輸出電壓uo隨時間線性上升;當uo1為高電平時,V閉合,C2通過V放電,uo瞬間減小到零.
二,取樣保持電路
A1和A2都構成跟隨器,起傳遞電壓,隔離電流的作用.取樣脈沖uS控制JFET開關V的狀態.當取樣脈沖到來時,V閉合.此時,如果uo1 > uC則電容C被充電,uC很快上升;如果uo1 < uC則C放電,uC迅速下降,這使得uC = uo1,而uo1 = ui,uo = uC ,所以uo = ui.當取樣脈沖過去時,V打開,uC不變,則uo保持取樣脈沖最後瞬間的ui值.
三,相敏檢波電路

因此前級放大器稱為符號電路.
場效管截止
場效管導通
集成運放A2構成低通濾波器,取出uo1的直流分量,即時間平均值uo.uG和ui同頻時,uo取決於uG和ui的相位差,所以該電路稱為相敏檢波電路.
NPN晶體管
結型場效應管JEFT
增強型NMOSEFT
指數關系
平方律關系
場效應管和晶體管的主要區別包括:
晶體管處於放大狀態或飽和狀態時,存在一定的基極電流,輸入電阻較小.場效應管中,JFET的輸入端PN結反偏,MOSFET則用SiO2絕緣體隔離了柵極和導電溝道,所以場效應管的柵極電流很小,輸入電阻極大.
晶體管中自由電子和空穴同時參與導電,主要導電依靠基區中非平衡少子的擴散運動,所以導電能力容易受外界因素如溫度的影響.場效應管只依靠自由電子和空穴之一在導電溝道中作漂移運動實現導電,導電能力不易受環境的干擾.
場效應管的源極和漏極結構對稱,可以互換使用.晶體管雖然發射區和集電區是同型的雜質半導體,但由於製作工藝不同,二者不能互換使用.

『柒』 為什麼隨著加在光電管兩端的正向電壓的增大,迴路中的光電流會增大並進而達到飽和

光電管兩端電壓增大，內部的放光二極體發光越強，使得光電三極體電流增大，達到飽和。

• 光電管（phototube）基於外光電效應的基本光電轉換器件。光電管可使光信號轉換成電信號。光電管分為真空光電管和充氣光電管兩種。光電管的典型結構是將球形玻璃殼抽成真空，在內半球面上塗一層光電材料作為陰極，球心放置小球形或小環形金屬作為陽極。若球內充低壓惰性氣體就成為充氣光電管。光電子在飛向陽極的過程中與氣體分子碰撞而使氣體電離，可增加光電管的靈敏度。用作光電陰極的金屬有鹼金屬、汞、金、銀等，可適合不同波段的需要。光電管靈敏度低、體積大、易破損，已被固體光電器件所代替。

• 光電管原理是光電效應。一種是半導體材料類型的光電管，它的工作原理光電二極體又叫光敏二極體，是

• 光電管結構原理圖

• 利用半導體的光敏特性製造的光接受器件。當光照強度增加時，PN結兩側的P區和N區因本徵激發產生的少數載流子濃度增多，如果二極體反偏，則反向電流增大，因此，光電二極體的反向電流隨光照的增加而上升。光電二極體是一種特殊的二極體，它工作在反向偏置狀態下。常見的半導體材料有硅、鍺等。如我們樓道用的光控開關。還有一種是電子管類型的光電管，它的工作原理用鹼金屬（如鉀、鈉、銫等）做成一個曲面作為陰極，另一個極為陽極，兩極間加上正向電壓，這樣當有光照射時，鹼金屬產生電子，就會形成一束光電子電流，從而使兩極間導通，光照消失，光電子流也消失，使兩極間斷開。

• 光照射到某些物質上，引起物質的電性質發生變化。這類光致電變的現象被人們統稱為光電效應。金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應，發射出來的電子叫做光電子。光波長小於某一臨界值時方能發射電子，即極限波長，對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決於金屬材料，而發射電子的能量取決於光的

• 光電效應原理示意圖

• 波長而與光強度無關，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，只要光的頻率高於金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產生都幾乎是瞬時的，不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。這種解釋為愛因斯坦所提出。光電效應由德國物理學家赫茲於1887年發現，對發展量子理論起了根本性作用，在光的照射下，使物體中的電子脫出的現象叫做光電效應(Photoelectric effect)。 光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏打效應。前一種現象發生在物體表面，又稱外光電效應。後兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。

• 光電效應里，電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直於金屬表面射出，與光照方向無關 ，光是電磁波，但是光是高頻震盪的正交電磁場，振幅很小，不會對電子射出方向產生影響。

『捌』 在光照強度不變，當電壓增大時，為什麼光電流增大

這是在電壓比較低的情況下,產生的大量電子懸浮著,到達陽極的電子數比較少,當電壓升高,電子運動加速,單位時間到達陽極的電子數多了,表現為電流增大.

『玖』 用光照射半導體對半導體的導電性有什麼影響為什麼

如果照射光的光子能量（hν）大於半導體禁帶寬度，會引起電子從價帶躍遷到導帶，形成電子和空穴載流子，結果導致半導體的電導率增加，即電阻下降。
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