[科普中国]-光电子发射

当物体吸收了光辐射后，物体内也可能产生能量较大的电子，其中一部分将运动到达物体表面，并克服表面势垒而逸出，成为发射电子。这种现象称为外光电效应或光电子发射。发射出的电子称为光电子，光电子所形成的电流称为光电流。

光电子发射现象是赫兹于1887年在做电磁振荡的研究时首先发现的，但赫兹没有做进一步的探讨。在随后的十多年中，光电子发射的实验规律被逐渐确立。到1905年，爱因斯坦证明了光电子的最大动能与光辐射的频率成线性关系，并提出了定量的理论解释。以后的大量工作，使光电子发射的理论不断深入，实用的光电阴极和它的应用也迅速发展。

光电子发射的应用光电子发射是光能转变为电能，或光信号转变为电信号的一种形式，在许多电子器件(如光电管、光电倍增管、电视摄象管等)中都要利用这种发射形式。由于不可见光如红外线、紫外线、X射线等也能引起光电子发射，所以它也被利用来把不可见光转变为可见光，有时也用于把微弱的光转变为较强的光。在变像管、亮度增强管等电子器件中，以及在紫外光电子能谱仪、X射线光电子能谱仪等表面分析仪器中，光电子发射都起着重要的作用。

另一方面，在一些并不利用光电效应的电子器件中，有时也会发生人们所不希望的光电子发射现象。如电子高速打到电子管阳极上，会产生X射线，这些X射线照到别的电极上，就会引起这些电极发射光电子，形成所谓的本底电流或噪声电流。这种现象对静电计管、电离计管等器件的性能提高形成严重的限制。因此，研究光电子发射现象对于电子器件来说具有普遍的重要性。1

金属光电子发射的规律固体样品在光作用下发射电子，这些电子通常被加有正电压的收集极所收集，所收集的电子流与样品特性、光的性质和电压有关。

1．斯托列托夫定律

斯托列托夫定律为：当入射光的频率或频谱成分不变时，阴极单位时间内发射出的光电子数目或饱和光电流If与入射光的强度Φ成正比

2．爱因斯坦定律

爱因斯坦定律为：光电子的最大初动能Wmax只与入射光的频率v成线性关系，而与入射光的强度无关。1

半导体光电子发射的物理过程半导体的光电子发射，有3个主要过程：

(1)光子被吸收，产生电子跃迁。

(2)受激电子向固体一真空界面处运动。

(3)电子越过表面势垒向真空逸出。1

光电子发射探测器依靠外光电效应制成的光电探测器称为光电子发射探测器。光电倍增管是典型的光电子发射探测器。其主要优点是灵敏度高，稳定性好，响应速度快和噪声小；主要缺点是结构复杂，工作电压高和体积大。它是个电流放大元件，具有很高的电流增益，因而最适合在微弱光信号场合下使用，如在激光测距、雷达、通信等接收系统中已广泛使用。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学