광전관
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
광전관은 광전 효과를 이용하여 작동하는 전자 부품이다. 광음극에 입사된 광자가 전자를 방출시키고, 이 전자가 애노드로 이동하면서 전류를 형성한다. 전류의 세기는 빛의 파장과 세기에 따라 달라지며, 광전 증배관과 달리 증폭 기능은 없다. 광전관은 광음극 재료에 따라 감지하는 빛의 파장 범위가 다르며, 진공관과 가스 충전관으로 구분된다. 과거에는 영화 음향 트랙 판독이나 팩시밀리 스캐너 등에 사용되었으나, 반도체 광검출기의 발달로 인해 사용이 줄어들었다. 현재는 일부 장치에서 광센서를 지칭하는 용어로 사용되기도 한다.
더 읽어볼만한 페이지
- 진공관 - 일함수
일함수는 고체 표면에서 전자를 진공으로 떼어내는 데 필요한 최소 에너지로, 물질의 종류, 표면 상태 등에 따라 달라지며, 열전자 방출, 광전자 방출 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다. - 진공관 - 3극 진공관
3극 진공관은 필라멘트, 제어 그리드, 플레이트의 세 전극을 사용하여 전류 흐름을 제어하고 증폭하는 전자 부품이며, 통신 분야에 혁신을 가져왔으나 트랜지스터에 의해 대체되어 현재는 특수한 분야에서 사용된다. - 센서 - 서미스터
서미스터는 온도에 따라 저항이 변하는 반도체 소자로, 온도-저항 특성에 따라 NTC, PTC, CTR 서미스터로 나뉘며 온도 센서, 과전류 방지 등 다양한 용도로 사용되고, 저항-온도 관계는 B 상수 방정식이나 슈타인하르트-하트 방정식으로 표현되어 여러 분야에 적용된다. - 센서 - 기압계
기압계는 대기압을 측정하는 기구로, 17세기 중반 토리첼리에 의해 최초의 수은 기압계가 발명되었으며, 일기 예보, 고도 측정 등 다양한 분야에서 활용되고, 수은, 아네로이드, 전기식 등 여러 종류가 현대에 개발되어 사용된다. - 광학 기기 - 안경
안경은 시력 교정, 눈 보호, 패션 액세서리로서의 기능을 하며, 최근에는 스마트 기술이 접목되어 기능이 확장되고 있다. - 광학 기기 - 프리즘
프리즘은 빛의 굴절과 전반사 특성을 활용하여 빛을 스펙트럼으로 분산시키거나 경로를 변경하는 광학 소자로, 분산, 빔 분할, 편광 제거, 광선 굴절 등 다양한 종류가 있으며 광학, 플라즈모닉스, 의료 등 여러 분야에 활용된다.
| 광전관 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 기본 정보 | |
| 명칭 | 광전관 |
| 영어 명칭 | Phototube |
| 일본어 명칭 | 光電管 (こうでんかん) |
| 설명 | |
| 종류 | 진공관 가스 방전관 |
| 기능 | 빛을 감지하여 전기 신호로 변환 |
| 작동 원리 | 광전 효과 이용 |
| 구조 | |
| 주요 구성 요소 | 음극 (광전면) 양극 |
| 전극 간 | 진공 또는 불활성 기체 |
| 작동 방식 | |
| 광자 입사 | 광전면에 광자 입사 시 전자 방출 |
| 전자 이동 | 방출된 전자가 양극으로 이동 |
| 전류 생성 | 전자의 이동으로 전류 생성 |
| 응용 분야 | |
| 광전 측정 | 빛의 양 측정 |
| 광 스위치 | 빛을 이용한 스위칭 작동 |
| 영상 장치 | 텔레비전 카메라, 스캐너 등 |
| 광 센서 | 다양한 광 감지 장치 |
| 장단점 | |
| 장점 | 높은 감도 빠른 응답 속도 |
| 단점 | 낮은 전류 고전압 필요 |
| 종류 | |
| 진공 광전관 | 높은 감도 빠른 응답 속도 노이즈 적음 |
| 가스 광전관 | 높은 전류 낮은 가격 노이즈 발생 가능성 높음 |
| 같이 보기 | |
| 관련 항목 | 광전 효과 광전 증폭관 반도체 광센서 진공관 가스 방전관 |
2. 작동 원리
광전관은 광전 효과를 이용하여 빛을 감지한다. 빛이 광전관의 광음극(:en:photocathode)에 닿으면 전자가 방출되고, 이 전자는 애노드(양극)로 이동하여 전류를 생성한다. 이 전류의 크기는 빛의 세기와 주파수에 따라 달라진다.[6][1][4]
2. 1. 광전 효과
광전관은 광전 효과에 따라 작동한다. 들어오는 광자가 광음극(:en:photocathode)에 부딪히면 전자가 방출된다. 방출된 전자는 애노드(양극)로 끌려가 전류를 발생시킨다. 이 전류는 입사되는 광자의 주파수와 세기에 비례한다.[1] 광전 증폭관과 달리 증폭이 발생하지 않으므로, 소자를 통과하는 전류는 보통 몇 마이크로암페어 정도이다.[6]광전관이 감지하는 빛의 파장 범위는 광음극에 사용되는 재료에 따라 달라진다. 광음극 재료로는 세슘-안티몬 합금, 산화 세슘과 은으로 된 복합 광전면 등이 사용된다.[7] 세슘-안티몬 음극은 자외선에서 보라색 영역에 민감하고 빨간색 빛에는 감도가 낮다. 산화은 위의 세슘은 적외선에서 빨간색 빛에 가장 민감하고 파란색으로 갈수록 감도가 낮아진다.[2]
진공 광전관은 양극 전압에 정비례하는 출력 전류를 가지며, 주파수 특성이 좋아 측정 장치에 주로 사용된다. 비활성 기체를 약간 넣은 광전관은 광전면에서 나온 전자가 가스 분자와 충돌하여 전리되면서 양극에 도달하여 10~100배 높은 감도를 얻는다. 그러나 양극 전압이 너무 높으면 전류가 급격히 증가하여 방전이 일어나는 문제가 있다.
2. 2. 광음극 재료
광전관이 감지하는 빛의 파장 범위는 광음극 재료에 따라 달라진다.[7][1][2][4] 광음극 재료로는 세슘-안티몬 합금을 이용한 합금 광전면과, 산화 세슘과 은으로 된 복합음극(複合陰極)을 사용한 복합 광전면이 있다.[7]- 세슘-안티몬 합금: 자외선에서 보라색 영역에 매우 민감하고, 적색 빛에는 감도가 떨어진다.[2]
- 산화은 위의 세슘: 적외선에서 적색 빛에 가장 민감하고, 파란색으로 갈수록 감도가 낮아진다.[2]
2. 3. 진공관 vs 가스 충전관
광전관은 관 속의 진공도에 따라 진공관과 가스 충전관으로 나뉜다. 진공관은 양극 전압에 비례하여 거의 일정한 양극 전류를 가지며, 주파수 특성이 좋아 주로 측정 장치에 사용된다.[6] 가스 충전관은 관 속에 비활성 기체를 약간 넣어 광전면에서 나온 전자가 관 속의 기체 분자와 충돌하면서 전리되어 양극에 도달하게 함으로써 감도를 10~100배 높였다. 그러나 양극 전압이 너무 높아지면 전류가 급격히 올라 방전이 일어나는 문제가 있다.[6] 가스 충전 소자는 진공 소자에 비해 변조된 조명에 대한 주파수 응답이 저주파에서 감소한다.[2]2. 4. 광전 증폭관과의 비교
광전 증폭관과 달리, 광전관은 증폭 작용이 없어 소자를 통과하는 전류가 일반적으로 수 마이크로암페어 정도로 작다.[6][1][4]3. 용도
광전관은 영화 상영을 위한 광학적 음향 트랙 판독을 비롯한 여러 광 감지 응용 분야에 사용되었으나,[3] 광저항과 광다이오드 같은 반도체 소자로 대체되었다. 현대에는 진공관 회로의 입력 장치로 널리 활용되었지만, 대부분 반도체 소자로 대체되었다.
3. 1. 과거 주요 용도
영화 상영을 위한 광학식 음향 트랙 판독과 팩시밀리의 스캐너 읽기에 사용되었다.[3] 광전관은 여러 광 감지 응용 분야에 사용되었으나,[3] 일부는 광저항과 광다이오드에 의해 대체되었다.3. 2. 비유적 표현
광전관은 진공관을 사용한 광검출기로, 반도체 수광 소자의 발달로 인해 광전자증배관과 같은 특수한 경우를 제외하고는 그 용도가 사라졌다.[5] 그러나 과속 단속 장치에 사용되는 포토인터럽터나 랠리 경기의 스타트·골 지점 계시에 사용되는 기기, 스피드스케이팅 계시 시스템 등에서는 여전히 광센서의 대표격으로 '광전관'이라는 명칭이 사용되고 있다.[5] 이는 실제 장치에 광전관이 사용되지 않음에도 불구하고, 광전관이 광센서를 대표하는 용어로 널리 인식되고 있기 때문이다.참조
[1]
웹사이트
Electronics 30 - Phototubes
http://www.du.edu/~e[...]
University of Denver
2002-01-16
[2]
서적
Mullard Technical Handbook Volume 4 Section 4:Photoemissive Cells (1960 Edition)
[3]
논문
Phototube sensor for monitoring the quality of current collection on overhead electrified railways
https://www.academia[...]
2023-05-11
[4]
웹사이트
Electronics 30 - Phototubes
http://www.du.edu/~e[...]
University of Denver
2002-01-16
[5]
웹사이트
스피드스케이트 경기 시스템
https://www.seiko-st[...]
세이코타임크리에이션주식회사
2024-12-13
[6]
웹인용
Electronics 30 - Phototubes
http://www.du.edu/~e[...]
University of Denver
2016-10-27
[7]
서적
Mullard Technical Handbook Volume 4 Section 4:Photoemissive Cells (1960 Edition)
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com