光電探測器是什麼？探析其背後的光電檢測機制

　　光電探測器，又稱光敏器，主要是作為光接收器，將光轉換為電信號。光電探測器可以接收傳輸的光脈衝，或感應光或其他電磁輻射。如今，光電探測器廣泛應用於電子通信、工業電子、分析設備、醫藥保健、汽車和運輸等領域。

　　根據光檢測機制，光電探測器可分為光發射或光電效應、熱效應、偏振效應、光化學效應或弱相互作用效應。採用半導體的光電探測器，其工作原理是光照射後產生電子-空穴對。

　　光電檢測機制

　　1887年，海因裡希·赫茲（Heinrich Hertz）發現，電極的紫外線照射更容易產生電火花。

　　1900年，馬克斯-普朗克（Max Planck）在研究黑體輻射時提出，電磁波攜帶的能量只能被量化為離散的數據包單位，稱為光子或量子。

　　阿爾伯特-愛因斯坦（Albert Einstein）提出了上述光能數據包假設，以光電效應的概念來解釋實驗結果。——光束光子的特徵能量與光的頻率成正比。當光束照射材料時，如果光子的能量足夠高，就會被吸收，使電子從原子鍵中解放出來，剩餘的光子能量則貢獻給自由電子的動能。而光子能量太低而不能被吸收的，則會被重新發射。

　　然而，如果電子獲得的能量超過了材料的逸出功，它就會以光電子的形式射出。雖然發射的光電子的最大動能取決於輻照的頻率，但光電子的射出率（或光電流的大小）與入射光的強度成正比。

　　除微通道板探測器外，還有一系列光電探測器是基於光電或光發射效應工作的。

　　氣體電離檢測器可檢測具有足夠能量的光子，使氣體原子或分子電離，並可測量因電離產生的電子和離子而產生的電流流。

　　光電倍增管或光電管中含有光電陰極，發光時發射電子，從而傳導出與光強成正比的電流。當入射的光子使電子過渡到中隙態，然後放鬆到低頻段，從而導致聲子的產生和熱量的散失，熱效應就實現了。

　　溫度的升高又改變了器件（如熱電堆、熱釋電探測器、低溫探測器、螺栓計等）材料的電性能，如其導電性。

　　當入射光子改變適當材料的偏振狀態，從而調節折射率(即光折射效應)時，就稱為偏振效應；這在全息數據存儲中得到了利用。

　　當入射光子引起材料的化學變化時，光電探測器中的光化學效應就會發生。例如視網膜中的感光細胞或感光板。

　　最後，當光子引起二次效應時，就會出現弱相互作用效應，如光子拖動探測器或光聲探測器（如Golay電池）中的氣體壓力變化。

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