光电导效应，又称为光电效应、光敏效应，是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。即光电导效应是光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。光电导效应是两种内光电效应中的一种。 所谓内光电效应, 是指受到光照的半导体的电导率 R发生变化或产生光生电动势的现象。 其中 , 由于光照而引起半导体的电导率 R 发生变化的现象称为光电导效应( photoconductive effects)。当光照射到半导体材料时，材料吸收光子的能量，使非传导态电子变为传导态电子，引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量， 若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度， 就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。

基本推极信息

中文名:光电导效应

外文名:photoconductive effects

性    质:内光电效应

目录

  1.科学定义   2.产品领域   3.工作性质   4.弛豫过程   5.稳态情况   6.应用情况

科学定义

光电导效应

它是光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称，又称为光电效应。

本来自段 产品领域

这种效应中，目前用于传感技术的主要有光生伏特效应中的丹倍效应、光磁电效应、PN结光生伏特效应、贝克勒效应和俄歇效应等。

工作性质

某些半导体材料受到光照射时，其电导率发生变化的现象。光照射到半导体上，价带上的电子接受能量，使电子脱离共价键。当光提供的能量达到禁带宽度的能量值时，价带的电子跃迁到导带，在晶体中就会产生一个自由电子和一个空穴，这两种载流子都参与导电。由光产生的附加电导称为光电导，也称本征光电导。光能还可将杂质能级激发产生附加电导，高云皇钢原半田帝敌垂路称为杂质光电导。利用光敏效应可制成光敏电阻，不同波长的光子具有  口入.不同的能量，因此，一定的材料只对应于一定的光谱才具有这种效应。对紫外光较灵敏的光敏电阻称紫外光敏电阻，如硫化镉和硒化镉光敏电阻，用于探测紫外线。对可见光灵敏的光敏电阻称可见光光敏电阻，如硒化铊、硫化铊，硫化铋及锗、硅光敏电阻，用于各种自动控制系统，如光电树马及担下两林都自动开关门窗，光电计算器，光电控制照明，自动安全保护等。对红外线敏感的光敏电阻称红外光敏电阻，如硫化铅，碲化铅、硒化铅等，用于夜间或淡雾中探测能够辐射红外线目标，红外通信，导弹制导等。

弛豫过程

光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的。同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这些现象流求实宽顶底与术屋著精称为弛豫过程或惰性。

对光电导体受矩形脉冲光照时，常有上升济细李古时间常数τr和下降时间常数τf来描述弛豫过程的长短。τr表示  审称给离值屋冲投巴校学.光生载流子浓度从零增长到稳态值63%时所需的时间，τf表示从停光前稳态值衰减到37%时所需的时间。

当输入光功率按正弦规律变化时，光生载流子浓度（对应于输出光电流）与光功率频日国翻含乐矛烧工率变化的关系，是一个低通特性，说明光电导的弛豫特性限制了器件对调制频率高的光功率的响应：

Δn0：中频时非平衡载流子浓度。

ω：圆频率，ω=2πf。

τ：非平衡载流子平均寿命，在这里称时间常数。

可见Δn随ω增加而减小，科长论风孩界握当ω=1/τ时，Δn=Δn0/相束元政降唱赵，称此时f=1/2πτ为上限截止频率或带宽。

光电增益与  劳买跟罗山杂令模四湖.带宽之积为一常数，Mf=(τn/tn+τp/tp)·(1/2πτ)=(  磁星打居如市眼.1/tn+1/tp)·(1/2π)=常数。表明材料的光电灵敏度与带宽是矛盾的：材料光电灵敏度高，则带宽窄；材请转们修短望上料带宽宽，则光电灵敏度低。此结论对光电效应现象有普遍性。

稳态情况

半导体无光照时为暗态测受载的住坚孔控，此时材料具有暗电导；有光照时为亮态，此时具有亮电导。如果给半导体材料外加  再故权完流据雨才.电压，通过的电流有暗电流与亮电流之分。亮电导与暗电导之差称为光电导，亮电流与暗电流之差称为光电流字儿前目伤液一。

暗态下

Gd=σd·A设复/L， Id=GdU=σd·AU/L

亮态下

Gl=σl·承续怀危副的费陈才触A/L， Il=GlU=σl·AU/L

亮态与暗态之差

Gp=Gl - Gd=(σl-σd）·A/L=Δσ·A/L

Ip=Il 五- Id=(Gl-Gd）·U=Δσ·AU/L

A：半导体材料横截面面积

L：半导体材料长度

I：电流

U：外加电压

G：电导

σ：电导率

Δσ：光致电导率的变化量

下标d代表暗，l代表亮，p代表光。

应用情况

光电导效应的应用主要体现在光电导材料的应用上。光电导材料是一种灵敏、快速的光电器件。通过它，能灵敏、快速地将接受到的光信号转换成对应的电信号，广泛地应用于国民经济、军事、科学技术等各个部门和社会生活的方方面面，特别是现代致紧四史林高新技术之中。

在基础光电器件中的应用

(1)利用光电导效应原全它清态触指乐逐和地见理工作的探测器称为光电导探测首板尼器。作为半导体材料的一种体效应，光电导效应无须形成亮误修冷座变真行找更p-n结。光照越强，光电导材料的电阻率越小，故光电导材料又称为光敏电阻。不含杂质的结杂杀最谓排光敏电阻一般在室温下工作，适用于可见光和近红外辐射探测，含杂质的光敏电阻通常必须在低温条件下工作，常用于中、远红外辐射探测。

(2)光电导材料是目前摄像管中应用最为广泛的光电变换材料之一。与利用外光电效应的摄像管相比，光电导摄像管突出的优点是：体积小、重量轻、结叶构简单、灵敏度高等。目前，事它已广泛地应用于工业监控系统。

军  占.事领域中的应用

(1)通过题边曾棉资身光电导材料，热像仪中的红外光可变成可见光，即将红外图像转化为常例依道入志可见光图像，以便煤作战人员观察夜间战场情况。这一过程分为两步  施西调我.进行：首先是使用对红外辐射敏感的红外光电导探测器，把红外辐射信号变成电信陆强号，该信号的大小正比于红外辐射的强度；其次是通过电视显像系统将电信号显示于电视屏幕上。

热级获效顶乐息约才城像仪是当代夜视技术发展的最高水平，广泛应用于各类红外观察仪、红外热瞄器、坦克上的潜望仪器、带光测距机、  刻保格协金看.火控系统与跟踪系统之中，具有隐蔽性好、抗干扰性强、达安分辨率高、全天候性等优点。

(2)红外光电导摄像管是红外制导导弹的眼睛。许多军事目标(飞机、坦克、军舰等)都装有大功率发动机，其动力部分是强大的红外辐射源，可形成红外制导导弹的目标控制信号。当信号被导弹接受后，经处理去驱动导弹的控制系统，在红外光电导摄像管的协助下，不断矫正导弹的飞行方向，逼近目标并加以摧毁。用导弹拦截导弹，关键在于传感器准确及时地探测、跟将掌踪目标。由对红外光响应速度快、灵敏度高、有较高响应率的光电导材料制成的红外光电导探测器，可安装在预警飞机或预警卫星上，能准确及时地探测、跟踪敌方导弹尾焰的红外辐射，是反导弹系统预警装置中的重要组成部分。影先止万红外光电导制导、探测技术具有不易受干扰、定位准确率高、结构简单、成本低、可探测超低空目标等优点，但受气象条件的影响业钱列础省苗比较大，往往要和雷达配合，以便取长补短。目前，许多地空导弹是雷达)红外双模制导导弹。有趣的是，光电导效应同样应用于隐身技术。

其他应用

(1)在生产生活方面，光敏电阻可应用在各种自动控制装置和光检测设备中，如生产需段牛院怀无铁负线上的自动送料、自动门装置、航标灯、路灯、应急自动照明、自动给水停水装置、  绍指.生产安全装置、烟雾火灾报警装置、照相机的自动调节、电子计算机的输入设备以及医疗器械(如光电脉搏计、心电图仪)等方面。此外，还可应用于电子乐器、电视和其它家用电器中。

(2)在教育教学方面，光电导摄像管可广泛地应用于学校教育教学的监形绿号概跟饭时乙见了底督和管理评价工作之中。光电导材料应用于扫描仪、复印机、投影仪，给学校的教学和人们日常的学习和交流带来方便。

(3)在科学研究方面，利用红外光电导，可以遥感物体表面温度、无损探伤、气象遥感、地学遥感等。

总举乱福扩找换按者介之，光电导传感和遥感技术对于自动控制、机电一体化十分重要。

应用前景展望

探测、传感技术的发展离不开高性能的光电器件材料。 在今后一段时间内， 响应速度更快、 响应效率更好、灵敏度更高、响应频率更宽的高性能光电导材料长画以世富官讲光思， 将是光电导技术研究的主要发展方向。

综上所述， 人类已经进入信息时代， 半导体和微电子技术无疑是信息社会的核心技  陈处.术之一。 展望未来， 在光电子技术的革命中， 光电导材料会在光学、集成光电子学和分子电子学领域发挥重大作用 。 在语言和图像的理述世一速力行友接河识别中， 在复杂情况下道政不作出判断的人工智能以示实收古及神经网络和模拟人脑等方面的发展中， 半导体微电子技术和光电子技术仍将是未来科学菜技术革命的主要内 容， 作为一种性能不断优化的基础元器件， 光电导材料将会作出巨大的贡献。

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