光電探測(cè)器能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。根據(jù)器件對(duì)輻射響應(yīng)的方式不同或者說(shuō)器件工作的機(jī)理不同，光電探測(cè)器可分為兩大類：一類是光子探測(cè)器;另一類是熱探測(cè)器。

　　光電探測(cè)器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測(cè)器在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料，如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法，整個(gè)靶面由約10萬(wàn)個(gè)單獨(dú)探測(cè)器組成。

　　光電探測(cè)器工作原理

　　光電探測(cè)器的工作原理是基于光電效應(yīng)，熱探測(cè)器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能，它區(qū)別于光子探測(cè)器的最大特點(diǎn)是對(duì)光輻射的波長(zhǎng)無(wú)選擇性。

　　光電子發(fā)射器件：光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應(yīng)）探測(cè)器件。其主要特點(diǎn)是靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測(cè)微弱光信號(hào);但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高，體積較大。

　　光電倍增管一般用于測(cè)弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場(chǎng)合，如人造衛(wèi)星的激光測(cè)距儀、光雷達(dá)等。

　　光電導(dǎo)器件：利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料做成的光電探測(cè)器稱為光電導(dǎo)器件，通常叫做光敏電阻。在可見光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口，即近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段，都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外光譜系統(tǒng)等。

　　化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見光波段用得最多的兩種光敏電阻;硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣第一個(gè)紅外透過(guò)窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)2.4 微米左右;銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測(cè)大氣第二個(gè)紅外透過(guò)窗口，其響應(yīng)波長(zhǎng)3～5μm;碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8～14 微米，其峰值波長(zhǎng)為10.6微米，與CO2激光器的激光波長(zhǎng)相匹配，用于探測(cè)大氣第三個(gè)窗口（8～14微米）°

　　特點(diǎn)：入射光子和材料中的電子發(fā)生各種直接相互作用即光電子效應(yīng) 所用的材料：大多數(shù)為半導(dǎo)體。 根據(jù)效應(yīng)發(fā)生的部位和性質(zhì)分為

　　1. 外光電效應(yīng)：發(fā)生在物質(zhì)表面上的光電轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，主要包括光陰極直接向外部發(fā)射電子的現(xiàn)象。典型的例子是物質(zhì)表面的光電發(fā)射。這種效應(yīng)多發(fā)生于金屬和金屬物。

　　2. 內(nèi)光電效應(yīng)：指發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，特別是半導(dǎo)體內(nèi)部載流子發(fā)生效應(yīng)，這種效應(yīng)多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。

　　光電探測(cè)器分類

　　外光電效應(yīng)探測(cè)器

　　外光電效應(yīng)：當(dāng)光照射某種物質(zhì)時(shí)，若入射的光子能量 足夠大，它和物質(zhì)中的電子相互作用，致使電子逸出物質(zhì)表面，這就是外光電效應(yīng)，逸出物質(zhì)表面的電子叫做光電子

　　光電管

　　光電管（phototube）基于外光電效應(yīng)的基本光電轉(zhuǎn)換器件。光電管可使光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電管分為真空光電管和充氣光電管兩種。光電管的典型結(jié)構(gòu)是將球形玻璃殼抽成真空，在內(nèi)半球面上涂一層光電材料作為陰極，球心放置小球形或小環(huán)形金屬作為陽(yáng)極。若球內(nèi)充低壓惰性氣體就成為充氣光電管。光電子在飛向陽(yáng)極的過(guò)程中與氣體分子碰撞而使氣體電離，可增加光電管的靈敏度。用作光電陰極的金屬有堿金屬、汞、金、銀等，可適合不同波段的需要。光電管靈敏度低、體積大、易破損，已被固體光電器件所代替。 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。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺等。如我們樓道用的光控開關(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。

　　光電倍增管

　　將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的真空電子器件。光電倍增管用在光學(xué)測(cè)量?jī)x器和光譜分析儀器中。它能在低能級(jí)光度學(xué)和光譜學(xué)方面測(cè)量波長(zhǎng)200~1200納米的極微弱輻射功率。閃爍計(jì)數(shù)器的出現(xiàn)，擴(kuò)大了光電倍增管的應(yīng)用范圍。激光檢測(cè)儀器的發(fā)展與采用光電倍增管作為有效接收器密切有關(guān)。電視電影的發(fā)射和圖象傳送也離不開光電倍增管。光電倍增管廣泛地應(yīng)用在冶金、電子、機(jī)械、化工、地質(zhì)、醫(yī)療、核工業(yè)、天文和宇宙空間研究等領(lǐng)域。（《中國(guó)大百科全書·電子學(xué)與計(jì)算機(jī)》） 電倍增管是進(jìn)一步提高光電管靈敏度的光電轉(zhuǎn)換器件。管內(nèi)除光電陰極和陽(yáng)極外，兩極間還放置多個(gè)瓦形倍增電極。使用時(shí)相鄰兩倍增電極間均加有電壓用來(lái)加速電子。光電陰極受光照后釋放出光電子，在電場(chǎng)作用下射向第一倍增電極，引起電子的二次發(fā)射，激發(fā)出更多的電子，然后在電場(chǎng)作用下飛向下一個(gè)倍增電極，又激發(fā)出更多的電子。如此電子數(shù)不斷倍增，陽(yáng)極最后收集到的電子可增加 104～108倍，這使光電倍增管的靈敏度比普通光電管要高得多，可用來(lái)檢測(cè)微弱光信號(hào)。光電倍增管高靈敏度和低噪聲的特點(diǎn)使它在光測(cè)量方面獲得廣泛應(yīng)用 由于光電倍增管增益高和響應(yīng)時(shí)間短，又由于它的輸出電流和入射光子數(shù)成正比，所以它被廣泛使用在天體光度測(cè)量和天體分光光度測(cè)量中。其優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量精度高，可以量比較暗弱的天體，還可以測(cè)量天體光度的快速變化。天文測(cè)光中，應(yīng)用較多的是銻銫光陰極的倍增管，如RCA1P21。這種光電倍增管的極大量子效率在4200埃附近，為20％左右。還有一種雙鹼光陰極的光電倍增管，如GDB-53。它的信噪比的數(shù)值較RCA1P21大一個(gè)數(shù)量級(jí)，暗流很低。為了觀測(cè)近紅外區(qū)，常用多鹼光陰極和砷化鎵陰極的光電倍增管，后者量子效率最大可達(dá)50％。普通光電倍增管一次只能測(cè)量一個(gè)信息，即通道數(shù)為1。近來(lái)研制成多陽(yáng)極光電倍增管，它相當(dāng)于許多很細(xì)的倍增管組成的矩陣。由于通道數(shù)受陽(yáng)極末端細(xì)金屬絲的限制，目前只做到上百個(gè)通道。

　　光電倍增管可分成4個(gè)主要部分，分別是：光電陰極、電子光學(xué)輸入系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)、陽(yáng)極。

　　內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器

　　是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。

　　光電導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)入射光子射入到半導(dǎo)體表面時(shí)，半導(dǎo)體吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對(duì)，使其自生電導(dǎo)增大。光生伏特效應(yīng)：當(dāng)一定波長(zhǎng)的光照射非均勻半導(dǎo)體（如PN結(jié)），在自建場(chǎng)的作用下，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生光電壓

　　光生伏特效應(yīng)：基于半導(dǎo)體PN結(jié)基礎(chǔ)上的一種將光能轉(zhuǎn)化成電能的效應(yīng)。當(dāng)入射輻射作用在半導(dǎo)體PN結(jié)上產(chǎn)生本征吸收時(shí)，價(jià)帶中的光生空穴與導(dǎo)帶中的光生電子在PN結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分開，形成光生伏特電壓或光生電流的現(xiàn)象。 現(xiàn)代很多光電探測(cè)器都是基于內(nèi)光電效應(yīng)，其中光激載流子保留在材料內(nèi)部，最重要的內(nèi)光

　　電效應(yīng)時(shí)光電導(dǎo)，本征光電導(dǎo)吸收一個(gè)光子，就會(huì)從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生一個(gè)自由電子，同時(shí)在價(jià)帶產(chǎn)生一個(gè)空穴。對(duì)材料施加的電場(chǎng)導(dǎo)致了電子和空穴都通過(guò)材料傳輸，并隨之在探測(cè)器電路中產(chǎn)生電流。基于內(nèi)光電效應(yīng)的探測(cè)器有光電導(dǎo)探測(cè)器，光伏探測(cè)器等等。

　　光電導(dǎo)探測(cè)器

　　利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測(cè)器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。光電導(dǎo)探測(cè)器在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料，如PbS-PRO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法，整個(gè)靶面由約10萬(wàn)個(gè)單獨(dú)探測(cè)器組成

　　工作原理和特性：光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時(shí)，光子能夠?qū)r(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對(duì)，這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù)，v是光子頻率，Eg是材料的禁帶寬度（單位為電子伏）。因此，本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長(zhǎng)波限λc為 λc=hoc/Eg=1.24/Eg （μm） 式中 c為光速。本征光電導(dǎo)材料的長(zhǎng)波限受禁帶寬度的限制。 凡禁帶寬度或雜質(zhì)離化能合適的半導(dǎo)體材料都具有光電效應(yīng)。但是制造實(shí)用性器件還要考慮性能、工藝、價(jià)格等因素。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器材料在射線和可見光波段有：CBS、Cd Se、Cd Te、Si、Ge等;在近紅外波段有：PbS、Pb Se、In-Sb、Hg0.75Cd0.25Te等;在長(zhǎng)于8微米波段有：Hg1-excited、PbxSn1-x、Te、Si摻雜、Ge摻雜等；Cdr、Cd Se、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光電導(dǎo)探測(cè)器。

　　光伏探測(cè)器

　　用半導(dǎo)體PN結(jié)光伏效應(yīng)制成的器件稱為光伏器件，也稱結(jié)型光電器件。這類器件品種很多，其中包括： 光電池、光電二極管、光電晶體管、光電場(chǎng)效應(yīng)管、PIN管、雪崩光電二極管、光可控硅、陣列式光電器件、象限式光電器件、位置敏感探測(cè)器（PSD）、光電耦合器件等

　　光伏探測(cè)器是在紫外、可見光、近紅外、中波紅和遠(yuǎn)紅外這些光學(xué)波段上展開的。首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后通過(guò)光電探測(cè)器變成電信號(hào)輸出，雖然點(diǎn)測(cè)量方法靈活多樣，看測(cè)參數(shù)眾多，但廣電探測(cè)器的工作原理均是其余物質(zhì)的光電效應(yīng)。