汽车电工电子技术：光敏元件与结构

1.光电管

光电管有真空光电管和充气光电管（或称电子光电管和离子光电管）两类。两者结构相似，如图7-18 所示。它们由一个阴极和一个阳极构成，并且密封在一只真空玻璃管内。阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的中央。

图7-18　光电管的结构示意图

2.光电倍增管

如图7-19 所示，光电倍增管由光阴极、次阴极（倍增电极）及阳极三部分组成。光阴极是由半导体光电材料锑铯做成；次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料而形成的，次阴极可多达30 级；阳极是最后用来收集电子的，收集到的电子数是阴极发射电子数的105～106倍。即光电倍增管的放大倍数可以是几万倍到几百万倍。因此在有微弱的光照时，它就能产生很大的光电流。

在一定的光照射下，将光电器件的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。光电管的伏安特性如图7-20 所示。

图7-19　光电倍增管

图7-20　光电管的伏安特性

3.光敏电阻

光敏电阻是用具有内光电效应的光导材料制成的，如图7-21 所示。它为纯电阻元件，其阻值随光照增强而减小。

光敏电阻的优点：灵敏度高，体积小、质量轻，光谱响应范围宽，机械强度高、耐冲击和振动，寿命长。

光敏电阻的缺点：使用时需要有外部电源，同时当有电流通过时，会有产热问题。

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图7-21　光敏电阻结构图

4.光敏二极管

将光敏二极管的PN 结设置在透明管壳顶部的正下方，光照射到光敏二极管的PN 结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。光敏二极管的符号如图7-22 所示。

图7-22　光敏二极管的符号

5.光敏三极管

如图7-23 所示，光敏三极管有两个PN 结，与普通三极管相似，有电流增益，灵敏度比光敏二极管高。多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负（c、e）两个引脚；所以其外形与光敏二极管相似，从外观上很难区别。

图7-23　光敏三极管

6.光电池

光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。它有较大面积的PN 结，当光照射在PN 结上时，在结的两端出现电动势。由于它可把太阳能直接转化为电能，因此又称为太阳能电池。

硅光电池的结构如图7-24（a）所示。它是在一块N 型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质（如硼）形成PN 结。当光照到PN 结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N 区聚积负电荷，P 区聚积正电荷，这样N 区和P 区之间会出现电位差。若将PN 结两端用导线连起来，电路中会有电流流过，电流的方向由P 区流经外电路至N 区。若将外电路断开，就可测出光生电动势。

图7-24　光电池