光电工程

理论概述光束里的光子所拥有的能量与光的频率成正比。假若金属里的电子吸收了一个光子的能量，而这能量大于或等于某个与金属相关的能量阈值（称为这种金属的逸出功），则此电子因为拥有了足够的能量，会从金属中逃逸出来，成为光电子；若能量不足，则电子会释出能量，能量重新成为光子离开，电子能量恢复到吸收之前，无法逃逸离开金属。增加光束的辐照度（光束的强度）会增加光束里光子的密度，在同一段时间内激发更多的电子，但不会使得每一个受激发的电子因吸收更多的光子而获得更多的能量。换言之，光电子的能量与辐照度无关，只与光子的能量、频率有关。被光束照射到的电子会吸收光子的能量，但是其中机制遵照的是一种非全有即全无的判据，光子所有能量都必须被吸收，用来克服逸出功，否则这能量会被释出。假若电子所吸收的能量能够克服逸出功，并且还有剩余能量，则这剩余能量会成为电子在被发射后的动能。逸出功W{\displaystyleW}是从金...

工作原理光电倍增管示意图光电倍增管是由玻璃封装的真空装置，其内包含光电阴极(photocathode)，几个二次发射极(dynode)和一个阳极。入射光子撞击光电阴极，产生光电效应，产生的光电子被聚焦到二次发射极。其后的工作原理如同电子倍增管，电子被加速到二次发射极产生多个二次电子，通常每个二次发射极的电位差在100到200伏特。二次电子流像瀑布一般，经过一连串的二次发射极使得电子倍增，最后到达阳极。一般光电倍增管的二次发射极是分离式的，而电子倍增管的二次发射极是连续式的。应用光电倍增管集高增益，低干扰，对高频信号有高灵敏度的优点，因此被广泛应用于高能物理、天文等领域的研究工作，与及流体流速计算、医学影像和连续镜头的剪辑。雪崩光电二极管（Avalanchephotodiodes，简称APDs）为光电倍增管的替代品。然而，后者仍在大部分的应用情况下被采用。相关条目IEEE里程碑列表

应用光电导效应最常见的的应用是光敏电阻，可用于光度感应器等设备。常见的光导材料如导电聚合物亦广泛在复印机中应用。

工作原理光电二极管的工作曲线一个光电二极管的基础结构通常是一个PN结或者PIN结。当一个具有充足能量的光子冲击到二极管上，它将激发一个电子，从而产生自由电子（同时有一个带正电的空穴）。这样的机制也被称作是内光电效应。如果光子的吸收发生在结的耗尽层，则该区域的内电场将会消除其间的屏障，使得空穴能够向着阳极的方向运动，电子向着阴极的方向运动，于是光电流就产生了。实际的光电流是暗电流和光照产生电流的综合，因此暗电流必须被最小化来提高器件对光的灵敏度。光电压模式当偏置为0时，光电二极管工作在光电压模式，这时流出光电二极管的电流被抑制，两端电势差积累到一定数值。(太阳能电池)光电导模式当工作在这一模式时，光电二极管常常被反向偏置，急剧的降低了其响应时间，但是噪声不得不增加作为代价。同时，耗尽层的宽度增加，从而降低了结电容，同样使得响应时间减少。反向偏置会造成微量的电流（饱和电流），这一电流与光电流同...

历史用光学方式耦合固态光发射器及半导体感测器的想法是在1963由Akmenkalns等人提出（USpatent3,417,249）。光敏电阻为基础的光电耦合元件在1968年问世，其速度慢，但是是最线性隔离元件，在音乐及音响产业中仍有其利基市场。LED技术在1968–1970年的商品化，使得光电工程大幅成长，在1970年代末各种主要的光电耦合元件均已开发出来。光电耦合元件的主力是双极性的硅光晶体感测器，可以达到足够的的传输速度，足以用在像脑电图之类的应用上，目前最快的光电耦合元件是利用光导模式的PIN型二极管。原理光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动光发射源，使之发光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光...