探究光电管的基本特性

1）结构与工作原理

光电管的结构如图8.7所示，它由一个阴极和一个阳极构成，并密封在一只真空玻璃管内。阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的中央；阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。

图8.7　光电管的结构

当光照在阴极上时，阴极发射出光电子，被具有一定电位的中央阳极所吸引，在光电管内形成空间电子流。在外电场作用下将形成电流I，如图8.8所示。电阻RL上的电压降正比于空间电流，其值与照射在光电管阴极上的光呈函数关系。

图8.8　光电管的电路和符号

在光电管内充入少量的惰性气体（如氩、氖等），构成充气光电管。当充气光电管的阴极被光照射后，光电子在飞向阳极的途中，和惰性气体的原子发生碰撞而使气体电离，因此增大了光电流，从而使光电管的灵敏度增加。

2）主要性能

（1）光电管的伏安特性(www.xing528.com)

在一定的光照下，对光电管阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。真空光电管和充气光电管的伏安特性分别如图8.9（a）和（b）所示，它们是光电式传感器的主要参数依据。由图可知，充气光电管的灵敏度更高。

图8.9　光电管的伏安特性

（2）光电管的光照特性

当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光照特性，如图8.10所示。

图8.10　光电管的光照特性

图8.10中，曲线1是氧铯阴极光电管的特性，光电流I与光通量呈线性关系；曲线2是锑铯阴极光电管的光照特性，光电流I与光通量呈非线性关系。光照特性曲线的斜率（光电流与入射光光通量之比）称为光电管的灵敏度。

（3）光电管的光谱特性

一般对于阴极材料不同的光电管，有不同的红限频率ν0，因此，可用于不同的光谱范围。并且，对于同一光电管，随着入射光频率的不同，阴极发射的光电子数目也不同，即同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同，这就是光电管的光谱特性。所以，对各种不同波长区域的光，应选用不同材料的光电阴极。