光電探測(cè)器是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變，其光電探測(cè)器種類繁多，從原則上說(shuō)只要在受到光照之后其物理性質(zhì)變化的材料都可以用來(lái)制作光電探測(cè)器。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。

　　1、光電子發(fā)射效應(yīng)

　　根據(jù)光的量子理論，頻率為v的光照射到材料表面時(shí)，材料中的電子將吸收hv的光子能量。若電子所增加的能量除了克服與晶格或其它電子碰撞損失的能量外，尚有一定的能量足以克服材料表面的勢(shì)壘w，那么該電子將逸出材料表面進(jìn)入空間。

　　逸出表面的光電子Zda動(dòng)能可有愛因斯坦方程描述：E_k=hv-w式中：Ek=1/2mv²是光電子動(dòng)能，m是光電子質(zhì)量，v是光電子離開材料表面的速度，w是材料的逸出功。

　　光電子的動(dòng)能與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，僅隨入射光的頻率增加而增加，臨界情況下，E_k=0即光電子剛能到達(dá)材料表面。此時(shí)的入射光頻率稱為極限頻率v₀=v=w/h。當(dāng)光頻v0時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大都不能產(chǎn)生光電子。但是當(dāng)材料能產(chǎn)生光電流，則光電流的大小隨光強(qiáng)的增加而增加。

　　利用光子發(fā)射效應(yīng)的光電探測(cè)器有：真空光電管、充氣光電管、光電倍增管。其中，應(yīng)用Z廣的是光電倍增管，它的內(nèi)部有電子倍增系統(tǒng)，因而有很高的電流增益，能檢測(cè)極微弱的光輻射信號(hào)。

　　2、光電導(dǎo)效應(yīng)

　　入射光與材料相互作用，使束縛態(tài)的電子變成自由態(tài)，產(chǎn)生自由電子或空穴，這時(shí)在外電場(chǎng)作用下，流過(guò)材料的電流會(huì)增加，相當(dāng)于電導(dǎo)增加。光電導(dǎo)效應(yīng)可分為兩類：本征光電導(dǎo)和雜質(zhì)光電導(dǎo)。

　　本征光電導(dǎo)：電子吸收光子能量后，由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)價(jià)帶中產(chǎn)生空穴，在外電場(chǎng)的作用下，電子——空穴對(duì)參與導(dǎo)電，使材料的光電導(dǎo)增加。要產(chǎn)生電子空穴對(duì)，光子的能量至少要和禁帶一樣寬。

　　雜質(zhì)光電導(dǎo)：光子使施主能級(jí)中的電子或者受主能級(jí)中的空穴躍遷到導(dǎo)帶或價(jià)帶，從而使材料的光電導(dǎo)增加。此時(shí)，長(zhǎng)波限由雜質(zhì)的電離能Ei決定，雜質(zhì)光電導(dǎo)的長(zhǎng)波限比本征光電導(dǎo)的長(zhǎng)波限要長(zhǎng)的多。

　　利用光電導(dǎo)效應(yīng)的光電探測(cè)器有：光敏電阻。

　　3、光生伏應(yīng)

　　在無(wú)光照時(shí)，P-N結(jié)內(nèi)多數(shù)載流子的漂移形成內(nèi)部自建電場(chǎng)E，當(dāng)有入射光照照射在P-N結(jié)及其附近時(shí)，結(jié)區(qū)及其附近產(chǎn)生少數(shù)載流子，在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，少數(shù)載流子漂移，電子漂移到N區(qū)，空穴漂移到P區(qū)，結(jié)果使N區(qū)帶負(fù)電荷，P區(qū)帶正電荷，產(chǎn)生了附加電動(dòng)勢(shì)，又稱為光生電動(dòng)勢(shì)。

　　如果加上反向偏壓，則入射輻射會(huì)使反向電流增加，這時(shí)觀測(cè)到的光電信號(hào)是光電流。加偏壓工作的光電探測(cè)器也常稱作光電二極管。

　　利用光伏效應(yīng)的光電探測(cè)器有：光電池，光電二極管，光電三極管，PIN，APD。

　　4、光磁電效應(yīng)

　　磁場(chǎng)可以將光生正負(fù)載流子分離。將半導(dǎo)體樣品放入磁場(chǎng)中，能量足夠的光子入射到樣品上，通過(guò)本征吸收產(chǎn)生電子——空穴對(duì)，其中光生載流子的濃度呈梯度分布，濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散，在擴(kuò)散過(guò)程中受到洛倫茲力偏向兩端，由此形成電勢(shì)差。

　　因?yàn)檫@種光電探測(cè)器工作時(shí)必須使用磁場(chǎng)，很不方便，因此應(yīng)用不多。

　　5、溫差電效應(yīng)

　　當(dāng)由兩種不同材料制成的器件的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)溫差時(shí)，在這兩點(diǎn)間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，兩點(diǎn)間的閉合回路有電流流過(guò)，這就是溫差電效應(yīng)。溫差電效應(yīng)包括塞貝克效應(yīng)，柏耳貼效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)。

　　利用溫差電效應(yīng)的光電探測(cè)器有：熱電偶。另外，為了增加信號(hào)電壓，熱電偶可串聯(lián)構(gòu)成熱電堆。雖然熱電偶和熱電堆的光電信號(hào)比許多光子探測(cè)器的弱，但是他們堅(jiān)固耐用，不需要電壓偏置，也不需要制冷，因此還有一些應(yīng)用。

　　6、熱釋電效應(yīng)

　　某些晶體，其自發(fā)電極化強(qiáng)度隨溫度的升高而下降的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。當(dāng)溫度升高時(shí)，自發(fā)電極化強(qiáng)度減小，到達(dá)一特定溫度Tc時(shí)，晶體的自發(fā)電極化強(qiáng)度為零，稱晶體發(fā)生相變。Tc稱為居里溫度。

　　外加電場(chǎng)能改變介質(zhì)自發(fā)極化矢量的方向，使無(wú)規(guī)則的極化矢量趨于同一方向，形成單疇極化。移去外加電場(chǎng)后，介質(zhì)仍能保持單疇極化。這樣的介質(zhì)就是熱釋電介質(zhì)。

　　當(dāng)光電探測(cè)器強(qiáng)度調(diào)制過(guò)的光入射到熱釋電晶體時(shí)，引起自發(fā)電極化強(qiáng)度的變化，結(jié)果在垂直于極化方向的晶體兩個(gè)外表面之間出現(xiàn)微小變化的信號(hào)電壓，因此可測(cè)定所吸收的光輻射功率。

　　7、測(cè)輻射熱效應(yīng)

　　當(dāng)吸收光輻射溫度升高時(shí)，金屬的電阻會(huì)增加，而半導(dǎo)體材料的電阻會(huì)降低。從材料電阻變化可測(cè)定被吸收的光輻射功率。

　　材料在超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度下的電阻值隨溫度變化很大，將超導(dǎo)樣品的環(huán)境溫度保持在略低于轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，吸收光輻射產(chǎn)生的微小溫升將引起樣品電阻值的顯著變化。這種變化可以產(chǎn)生相當(dāng)大的輸出電壓。但是由于系統(tǒng)很復(fù)雜，目前還沒有這類實(shí)用化的光電探測(cè)器。

　　8、CCD與COMS

　　CCD或者CMOS圖像傳感器可直接將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，光電探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。