光電管原理是光電效應(yīng)。一種是半導(dǎo)體材料類型的光電管,它的工作原理光電二極管又叫光敏二極管,是利用半導(dǎo)體的光敏特性制造的光接受器件。當(dāng)光照強(qiáng)度增加時(shí),pn結(jié)兩側(cè)的p區(qū)和n區(qū)因本征激發(fā)產(chǎn)生的少數(shù)載流子濃度增多,如果二極管反偏,則反向電流增大,因此,光電二極管的反向電流隨光照的增加而上升。光電二極管是一種特殊的二極管,它工作在反向偏置狀態(tài)下。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺等。如我們樓道用的光控開(kāi)關(guān)。還有一種是電子管類型的光電管,它的工作原理用堿金屬(如鉀、鈉、銫等)做成一個(gè)曲面作為陰極,另一個(gè)極為陽(yáng)極,兩極間加上正向電壓,這樣當(dāng)有光照射時(shí),堿金屬產(chǎn)生電子,就會(huì)形成一束光電子電流,從而使兩極間導(dǎo)通,光照消失,光電子流也消失,使兩極間斷開(kāi)。
光照射到某些物質(zhì)上,引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng),發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。光波長(zhǎng)小于某一臨界值時(shí)方能發(fā)射電子,即極限波長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料,而發(fā)射電子的能量取決于光的波長(zhǎng)而與光強(qiáng)度無(wú)關(guān),這一點(diǎn)無(wú)法用光的波動(dòng)性解釋。還有一點(diǎn)與光的波動(dòng)性相矛盾,即光電效應(yīng)的瞬時(shí)性,按波動(dòng)性理論,如果入射光較弱,照射的時(shí)間要長(zhǎng)一些,金屬中的電子才能積累住足夠的能量,飛出金屬表面。可事實(shí)是,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,光的亮度無(wú)論強(qiáng)弱,光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的,不超過(guò)十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長(zhǎng)有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。這種解釋為愛(ài)因斯坦所提出。光電效應(yīng)由德國(guó)物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn),對(duì)發(fā)展量子理論起了根本性作用,在光的照射下,使物體中的電子脫出的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)(Photoelectric effect)。 光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面,又稱外光電效應(yīng)。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部,稱為內(nèi)光電效應(yīng)。
光電效應(yīng)里,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金屬表面射出,與光照方向無(wú)關(guān) ,光是電磁波,但是光是高頻震蕩的正交電磁場(chǎng),振幅很小,不會(huì)對(duì)電子射出方向產(chǎn)生影響。
光電管可分為真空光電管和充氣光電管兩種。