光电传感器实验研究
摘要：随着科技的发展，人类越来越注重信息和自动化，在日常的生产学习过
程中，人们常常要进行自动筛选、自动传送，而为了实现这些，光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。
关键词：光电效应、光电传感器、光敏材料
一、理论基础光电效应
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应，大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。
1外光电效应光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足
够大，电子会克服束缚逸出表面，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应。
根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hvv为光波频率，h为普朗克常数，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律：
1mv2hvw2
式中，m为电子质量v为电子逸出的初速度w为逸出功。
由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hvw。由于不同材料
具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当
入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率
限称为“红限”。相应的波长为
K

hcw
式中，c为光速，w为逸出功。
2内光电效应
当光照射到半导体表面时由于半导体中的电子吸收了光子的能量使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。半导体材料的价带与导带间有一个带隙其能量间隔为Eg。一般情况下价带中的电子不会自发地跃迁到导带所以半导体
f材料的导电性远不如导体。但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量就可以将其激发到导带中形成载流子增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量hν≥Eg（Eg为带隙间隔时价带中的电子就会吸收光子的能量跃迁到导带而在价带中留下一个空穴形成一对可以导电的电子空穴r