Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

(Energienivaues im Ortsraum) sind in nachfolgender Abbildung skizziert. Die Kathoden sind
entweder als d¨unne semitransparente Schicht innen auf das Frontfenster aufgedampft
oder als massivere Beschichtung auf ein Metallblech aufgetragen. Die Kathodengrößen
liegen für optische Anwendungen zwischen einigen Millimetern (rauscharme
Photonenzählanwendungen) und einigen Zentimetern.
Dynoden werden aus Materialien mit guter Sekundärelektroneneffizienz hergestellt,
vorwiegend aus BeO (gute Hochtemperatureigenschaften) oder Cs3Sb.
Optische’ Elektronenaustrittsarbeit WA bei Metallen (linkes Bild), Halbleitern (mittleres Bild) und Halbleitern mit
negativer Elektronenaffinität, d. h. Evak < EL (rechtes Bild). EF: Fermi-Energie, EV: Valenz-, EL: Leitungsband,
Evak: Vakuumniveau.
Empfindlichkeit: Das Maximum der Quantenausbeute bei Photomultipliern liegt je nach
Kathodenmaterial zwischen 0.1 und 30 %, d. h. jedes tausendste bzw. dritte auf die
Photokathode treffende Photon löst dort ein Elektron aus. Der spektrale Verlauf ist im
langwelligen Bereich durch die Austrittsarbeit bestimmt, im kurzwelligen Bereich in der
Regel durch das Fenstermaterial Photo – Widerstand (PR), Photoleiter
Quelle: Elektronische Messdatenverarbeitung, Klaus Betzler, Universität Osnabrück Wintersemester 2003/04
Photowiderstand
Schaltzeichen:
Photowiderstände und Photodioden beruhen beide auf dein inneren photoelektrischen
Effekt: Einfallende Strahlung wird oberhalb einer kritischen Quantenenergie vom Halbleiter
absorbiert, indem ein lokalisiertes Valenzelektron in den Kristall als Leitungselektron
freigesetzt wird. Es entsteht neben diesem Leitungselektron ein positives Defektelektron im
Valenzband (---> Trägerpaarbildung). Bei diesen hier ausschließlich interessierenden
Photodetektoren ist demnach das elektrische Ausgangssignal proportional zur Anzahl (n)
der einfallenden Lichtquanten. Die beschriebene beleuchtungsgesteuerte Generation freier
Ladungsträger führt nur bei Halbleitern zu verwertbaren elektrischen Effekten. Bei Metallen
hingegen überdeckt die hohe Grunddichte von freien Elektronen diesen Photoeffekt
vollständig. Neben der einfachen Anhebung von Valenzelektronen ins Leitungsband
(intrinsischer Photoeffekt; h·f >Bandlücke,) kommt in Sonderfällen (Infrarot = IR) der
extrinsische Effekt zum Einsatz; hier entstammen die lichtgenerierten Leitungselektronen
ortsgebundenen Störstellen.
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