[科普中国]-锗光电管

锗光电管以锗为基本材料构成的光电管。基于外光电效应的基本光电转换器件。光电管可使光信号转换成电信号。目前普遍采用硅光电管，它在短波长范围内效果较好，但在1~1.6μm的长波长范围时，其检测灵敏度急剧降低。因此要采用锗光电管，为了获得长波长的高性能光电检测，将采用几种新材料做成的光电管，如铝镓砷锑（Al GaAs Sb）、铟镓砷磷（InGa As P）和铟镓砷（In Ga As）等。1

介绍锗光电管分真空光电管和充气光电管两种。光电管的典型结构是将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂一层光电材料作为阴极，球心放置小球形或小环形金属作为阳极。若球内充低压惰性气体就成为充气光电管。光电子在飞向阳极的过程中与气体分子碰撞而使气体电离，可增加光电管的灵敏度。用作光电阴极的金属有碱金属、汞、金、银等，可适合不同波段的需要。光电管灵敏度低、体积大、易破损，已被固体光电器件所代替。

光电管的结构光电管又称为光敏管，常用的有光电二极管和光电三极管两种。根据制造材料的不同又可分为硅光电管和锗光电管。

光电二极管同前面介绍的普通晶体二极管相类似，也是由一个户Ⅳ结构成的半导体器件。当二极管加上正向电压时， 流过二极管的电流较大，呈低阻状态。如果加上反向电压时，只有少数载流子电流流过二极管，因此，二极管的反向电流极小，呈高阻状态。但是，二极管的PN结一旦受到光、热辐射或放射线的照射时，半导体中的少数载流子数目就要增加，即反向电流值增大。这种现象在普通的晶体二极管及三极管电路中是不希望出现的，如果出现，就要采取各种措施以减小其影响。但是，在这里却利用PN结的反向电流随光照强弱变化的特性制成了光电二极管，其结构示意图和符号如下图(a)(b)所示。对于P型硅光电二极管还有一个环极， 如图中(c)所示，使用时环极和前极的极性相同。2

特性锗光电管光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个瓦形倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压用来加速电子。光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子。如此电子数不断倍增，阳极最后收集到的电子可增加104～108倍，这使光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。光电倍增管高灵敏度和低噪声的特点使它在光测量方面获得广泛应用。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所