光电管和光电倍增管同属于用外光电效应制成的光电转换器件。

(1)光电管。一种常见的光电管外形，如图4-1 所示。金属阳极A 和阴极K 封装在一个玻璃壳内，当入射光照射在阴极时，光子的能量传递给阴极表面的电子，当电子获得的能量足够大时，就有可能克服金属表面对电子的束缚(称为逸出功)而逸出金属表面而形成电子发射，这种电子称为光电子。在光照频率高于阴极材料红限频率的前提下，逸出电子数决定于光通量，光通量越大，则逸出电子越多。当在光电管阳极与阴极间加适当正向电压(数十伏)时，从阴极表面逸出的电子被具有正向电压的阳极所吸引，在光电管中形成电流，称为光电流。光电流Iφ正比于光电子数，而光电子数又正比于光通量。光电管电路符号及测量电路，如图4-2 所示。

图4-1　一种常见的光电管外形

图4-2　光电管电路符号及测量电路(www.daowen.com)

(2)光电倍增管。光电倍增管有放大光电流的作用，灵敏度非常高，信噪比大，线性好，多用于微光测量。如图4-3 所示为光电倍增管结构及工作原理示意图。

由图4-3 可知，光电倍增管也有一个阴极K、一个阳极A。与光电管不同的是，在它的阴极和阳极间设置许多二次发射电极D1、D2、D3……它们又称为第一倍增极、第二倍增极……相邻电极间通常加上100V 左右的电压，其电位逐级升高，阴极电位最低，阳极电位最高，两者之差一般在600 ～1200V。

图4-3　光电倍增管结构及工作原理示意图

当微光照射阴极K 时，从阴极K 上逸出的光电子被第一倍增极D1所加速，以很高的速度轰击D1，入射光电子的能量传递给D1表面的电子，使它们由D1表面逸出，这些电子称为二次电子，一个入射光电子可以产生多个二次电子。D1发射出来的二次电子被D1、D2间的电场加速，射向D2，并再次产生二次电子发射，得到更多的二次电子。这样逐级前进，一直到最后达到阳极A 为止。若每级的二次电子发射倍增率为δ，共有n 级(通常可达9 ～11 级)，则光电倍增管阳极得到的光电流比普通光电管大δn倍，因此光电倍增管灵敏度极高，其光电特性基本上是一条直线。