光电要点.docx
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光电要点
第一章光辐射与发光器件
（1）
1）光子能量、动量的计算
光子能量公式：
ε=hν,光子动量公式：
p=hν/c=h/λ,h=6.624×10-34焦耳·秒
2）光辐射量的两类描述（辐射度学量、光度学量），相关参数的定义
1. 辐射能Qe：
以电磁波形式发射、传播或接收的能量。
单位为焦[耳]（J）2.辐射通量Φe（辐射功率Pe）：
单位时间内发射、传播或接收的辐射能，是辐射能的时间变化率，单位为瓦[特]（W） 3.辐射强度Ie：
辐射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量。
单位为瓦每球面度（W·sr–1）4.辐射照度Εe：
单位受光面积上所接收的辐射通量，单位为瓦每平方米（W·m2–1）5.辐射出射度Μe：
扩展辐射源单位面积所辐射的通量，单位为瓦每平方米6.辐射亮度Le:
面辐射源在某一方向上的单位投影表面在单位立体角内的辐射通量。
单位：
瓦每球面度平方米7.光谱辐射量：
即辐射源发出的光在波长处的单位波长间隔内的辐射通量。
单位为瓦每微米或者瓦每纳米
1.光量Qv:
光通量对时间的积分。
流[明]秒（lm·s）2. 光通量Φv:
发光强度为Iv的光源，在立体角元dΩ内的辐通量，dΦv=Iv·dΩ。
流[明]（lm）。
是光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值。
3.发光强度Iv:
光度量中的基本量，单位为坎德拉cd。
cd的意义为：
频率为540*10
Hz的单色辐射在给定方向上的辐射强度
时，规定为1cd。
七个国际基本单位之一。
4. 光出射度Μv:
离开表面一点处面元的光通量除以该面元面积。
流[明]每平方米（lm·m-2）5. [光]照度Εv:
照射到表面一点处面元上的光通量除以该面元的面积。
勒[克斯]（lx）6. [光]亮度Lv:
表面一点处的面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向平面上的正投影面积。
坎[德拉]每平方米（cd·m-2）7. 曝光量H:
光照度对时间的积分。
勒[克斯]秒（lx·s）
3）激光类器件的基本特点，发光二级管的工作原理、主要特点
激光类器件的基本特点：
1.单色性：
谱线宽度越窄，单色性越好；2.方向性;3.亮度；4.相干性
工作原理：
发光二极管的发光原理可以用PN结的能带结构来解释。
制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。
由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合，而当给PN结加以正向电压时，沟区导带中的电子则可逃过PN结的势垒进入到P区一侧。
于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。
这种发光复合所发出的光属于自发辐射。
发光二级管的特点：
1结构简单，体积小;2使用方便，成本低；3工作电流小，电压低；4发光响应速度快；5寿命长；6单色性较好；7驱动简单；8缺点：
功率小、光色有限、发光效率低等。
第二章光电探测器概述
（2）
1）相关概念（参数、名词）
光电探测器定义：
光子探测器是指入射在光探测器上的光辐射能，它以光子的形式与光子探测器材料内受束缚的电子相互作用（光电子效应），从而逸出表面或释放出自由电子和自由空穴来参与导电的器件。
1.响应率（度）RV、RI：
单位入射光功率作用下探测器的输出电压（流），即灵敏度。
——器件对全色入射辐射的响应能力，定义为器件的输出信号与输入辐射功率之比，用R来表示。
2.单色灵敏度（光谱响应度）：
光电探测器在单位单色辐射通量（光通量）照射下得到输出电压（流）；即探测器的输出电压（流）与入射到探测器上单色辐射通量（光通量）之比。
——器件对单色入射辐射的响应能力。
3.积分响应度R：
探测器对连续辐射通量（光通量）的响应程度；即探测器的输出电压（流）与入射到探测器上总辐射通量（光通量）之比。
4.时间响应特性:
探测器对变化信号响应快慢的能力。
理想器件的响应脉冲与辐射脉冲是一致的。
响应时间：
表示探测器对入射辐射响应快慢的参数；用时间常数表示5.频率响应R（f）：
光电探测器的响应随入射辐射的调制频率而变化的特性；
1.量子效率η（λ）：
在某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数之比
2.线性度：
探测器的输出光电压（流）与输入光功率成线性变化的程度和范围。
用非线性误差描述。
描述时间响应特性的参数：
弛豫时间和幅频特性。
弛豫时间的定义1：
（1）起始弛豫（上升时间常数）——器件的响应从零上升至稳定值的90%时所需的时间t1；
（2）衰减弛豫（下降时间常数）——当信号撤去后，器件的响应从稳定值下降至稳定值的10%时所需的时间t2。
弛豫时间的定义2：
（1）起始弛豫定义为响应值上升至稳定值的时所需的时间
，约为63%；
（2）衰减弛豫定义为响应值下降至稳定值的1/e时所需的时间，约为37%。
2）光电探测系统选择要点
光电探测器的工作条件：
1. 辐射源的光谱分布（如单色、黑体、调制）；2. 电路的通频带和带宽（噪声的影响）；3. 工作温度：
295K、195K、77K、20.4K、4.2K；4.光敏面尺寸：
1cm2；5. 偏置情况
3）光电探测器件性能参数，注意：
噪声参数概念（4类）
噪声参数：
1.信噪比（S/N）：
负载电阻上产生的信号功率与噪声功率之比，与信号大小、接收面积有关.2.等效噪声输入：
器件在特定带宽内产生的均方根信号电流恰好等于均方根噪声电流值时的输入通量。
3.噪声等效功率（NEP）：
即最小可探测功率Pmin，信号功率和噪声功率之比为1（S/N=1）时的入射辐射通量。
4.探测率（D）：
描述了光电探测器在其噪声水平之上产生可观测信号的本领。
即探测器能响应的入射功率越小，探测率越高。
5.比探测率（D*）：
归一化后的探测率6.暗电流Id：
光电探测器在没有输入信号和背景辐射时所流过的电流（加电源时）。
一般测量直流或平均值。
4）量子效率和灵敏度之间的关系证明
量子效率和灵敏度之间的关系
（
）=
=
=
（A/W）
：
阴极发射的电子数
：
入射的光子数S（
）：
光谱灵敏度
第三章光电探测器件（3）
3.1光电子发射探测器
1）光电探测器件工作原理、光电效应
光电效应：
物质在光的作用下，不经升温而直接引起物质中电子运动状态发生变化；因此，把由光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应。
1.原因：
是辐射，而不是升温；2.现象：
电子运动状态发生变化；3.结果：
光电子发射、电导率变化、光生伏特。
如果光子不是直接与电子起作用，而是能量被固体晶格振动吸收，引起固体的温度升高，导致固体电学性质的改变，这种情况就不是光电效应，而是热电效应。
外光电效应，是指物质受光照后而激发的电子逸出物质的表面，在外电场作用下形成真空中的光电子流。
这种效应多发生于金属和金属氧化物。
内光电效应，是指受光照而激发的电子在物质内部参与导电，电子并不逸出光敏物质表面。
这种效应多发生于半导体内。
内光电效应又可分为光电导效应、光生伏特效应和光磁电效应等。
外光电效应和内光电效应的主要区别在于：
受光照而激发的电子，前者逸出物质表面形成光电子流，而后者则在物质内部参与导电。
光电效应的有、无只与入射光的波长、频率有关，与入射光的强度无关；
光电效应的强弱既与入射光的强度有关，也与入射光的波长、频率有关。
简单记为：
光辐射→电子运动状态发生变化→光电导效应、光生伏特效应、光电子发射
2）光电发射材料的要求（如何选择）
光电发射效应：
物体受光照射而发射电子的现象称作光电子发射。
光电发射第一定律——斯托列托夫定律：
当照射到光阴极上的入射光频率或频谱成分不变时，入射辐射通量越大（携带的光子数越多），激发电子逸出光电发射体表面的数量也越多，因而发射的光电流就增加，因此，饱和光电流（即单位时间内发射的光电子数目）与入射辐射通量（光强度）成正比：
I=K*
；I饱和光电流;k光电发射灵敏度常数；
入射辐射通量
光电发射第二定律——爱因斯坦定律：
光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而与入射光强度无关
E
=1/2mV
=h*v—Ew=hc/
--Ew
Ew为光电发射体的逸出功，vmax为电子逸出后的最大速度，h为普朗克常数，m为电子质量
良好光阴及材料的标准：
1.光阴极表面对光辐射的反射小而吸收大，以便体内有较多的电子受到激发；
2.受激电子最好是发生在表面附近，这样向表面运动过程中损失的能量少；
3.材料的逸出功要小（光阴极表面势垒低），使到达真空界面的电子能够比较容易地逸出；
4.材料还要有一定的电导率，以便能够通过外电源来补充因光电发射所失去的电子。
负电子亲和势光电阴极与前述的正电子亲和势光电阴极相比，具有以下特点
（1）量子效率高
（2）光谱响应延伸到红外、光谱响应率均匀
（3）热电子发射小（4）光电子的能量集中
负电子亲和势材料与普通光电阴极发射过程的区别：
（1）参与发射的电子并非灼热的电子，而是导带的“热化”电子；
（2）导带的电子逸入真空不需作功，而一般阴极需克服表面势垒；
（3）量子效率高，热发射电流小，电子能量分布集中，长波限能向外延伸。
突出特点：
高吸收低反射的光学性质，高量子效率；
光谱能量分布集中（高斯分布），光谱响应平坦；
积分响应率高；
可见光、红外区能获得高灵敏度；
金属材料
1.其反射率为90%；
2.体内自由电子多，由于碰撞引起的能量散射损失大，逸出深度小；
3.逸出功大，量子效率低；
4.光谱响应在紫外或远紫外区，适于紫外灵敏的光电器件。
半导体材料
1.光吸收系数比金属大；
2.体内自由电子少，散射能量变小，故量子效率比金属大；
3.光发射波长延伸至可见光、近红外波段。
4.在半导体光电发射材料的基础上，发展了负电子亲和势光电阴极，长波可至1.6um（70年代后期）
半导体材料与金属相比，对光辐射的吸收率大，内部能量散射损失小，表面势垒又可以人为控制，因而采用半导体材料作光阴极获得了广泛应用。
3）光电管、光电倍增管各部分功能
真空光电管由玻壳、光电阴极和阳极三部分组成。
为了防止氧化，将管内抽成真空。
光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁，受光照时，可向外发射光电子。
阳极是金属环或金属网，置于光电阴极的对面，加正的高电压，用来收集从阴极发射出来的电子。
按照光阴极和阳极的形状和设置的不同，光电管一般可分为5种类型。
①中心阴极型②中心阳极型③半圆柱面阴极型④平行平板极型⑤带圆筒平板阴极型
优缺点：
1.光电阴极面积大，暗电流小；2.驰豫过程小。
①.灵敏度低；②体积大③玻璃体，易碎。
④.和放大器配合使用受限
充气光电管（又称离子光电管）由封装于充气管内的光阴极和阳极构成。
它不同于真空光电管的是，光电子在电场作用下向阳极运动时与管中气体原子碰撞而发生电离现象。
由电离产生的电子和光电子一起都被阳极接收，正离子却反向运动被阴极接收。
因此在阳极电路内形成数倍于真空光电管的光电流。
充气光电管的电极结构也不同于真空光电管。
常用的电极结构有中心阴极型、半圆柱阴极型和平板阴极型
充气光电管按管内充气不同可分为单纯气体型和混合气体型，
①单纯气体型：
这种类型的光电管多数充氩气，优点是氩原子量小，电离电位低，管子的工作电压不高。
有些管内充纯氦或纯氖，使工作电压提高。
②混合气体型：
这种类型的管子常选氩氖混合气体，其中氩占10％左右。
由于氩原子的存在使处于亚稳态的氖原子碰撞后即能恢复常态，因此减少惰性
优缺点：
光照灵敏度高
1.稳定性差；2.线性度差3.噪声大；4.响应时间长
光电倍增管是利用外光电效应和二次电子发射相结合，即把微弱的光输入转化为光电子，并使光电子获得倍增的一种光电探测器件。
光窗（Inputwindow）光电阴极（Photocathode）电子光学系统电子倍增系统（Dynodes）阳极（Anode）
光窗分侧窗式和端窗式两种，它是入射光的通道。
由于光窗对光的吸收与波长有关，波长越短吸收越多，所以倍增管光谱特性的短波阈值决定于光窗材料。
把光电发射体镀在金属或透明材料（玻璃或石英玻璃）上就制成光电阴极。
它接收入射光，向外发射光电子。
所以倍增管光谱特性的长波阈值决定于光电阴极材料，同时对整管灵敏度也起着决定性作用。
电子光学系统指光电阴极至第一倍增极之间的区域。
电子光学系统在结构上主要由聚焦电极和偏转电极组成。
①.使前一级发射出来的电子尽可能没有散失地落到下一个倍增极上，也就是使下一级的收集率接近于1；
②.使前一级各部分发射出来的电子，落到后一级上所经历的时间尽可能相同，即渡越时间离散最小。
倍增系统：
由各倍增极构成的综合系统，各倍增极都是由二次电子发射体构成。
具有使电子倍增的能力。
倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。
制作二次电子发射材料的要求：
（1）发射系数稳定，低工作电压下具有较大的二次电子发射系数；
（2）热发射要小（引起噪声）；（3）容易制成各种形状；
倍增极材料：
1）某些金属氧化物2）合金型3）负电子亲和势发射体
阳极是采用金属网作的栅网状结构，把它置于靠近最末一级倍增极附近，用来收集最末一级倍增极发射出来的电子。
光电探测器使用要点：
不宜用强光，容易引起疲劳额定电压和电流内工作入射光斑尺寸和管子的有效阴极面尺寸向对应电场屏蔽和磁屏蔽测交变光时，负载电阻不宜过大
4）光电倍增管中微通道板的基本结构及主要特性
它的核心是有许多外径仅100um左右的细空心玻璃纤维纵向紧密排列而成的薄片，这些薄片是在500—1000℃的高温下，将铅、铋等重金属材料的硅酸盐拉伸成所要求的直径较小的玻璃纤维棒，再经烧结切成圈片而成。
管壁具有半导体的电阻率和较高的二次电子发射系数；板的两个端面用电镀的方法涂覆一层金属作为电极。
微通道板特点：
低噪声、高分辨率、低功耗、能传输二维图像。
3.2光电导探测器——光敏电阻（4）
1）光电导定义、计算
光电效应：
光照变化引起半导体材料电导率变化的现象称光电导效应。
此效应是最早发现的光电现象。
半导体和绝缘体都有这种效应。
当光照射到半导体材料时，材料吸收光子的能量，使材料中产生附加的自由电子和自由空穴，即产生光生载流子，因而导致材料电导率增大.
对于本征半导体无光照时为暗态，由于热激发只有少数电子从价带跃迁至导带，此时材料具有暗电导；有光照时为亮态，价带中电子吸收光子后跃迁至导带，产生电子空穴对，使半导体电导率增大，此时具有亮电导。
如果给半导体材料外加电压，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
暗态g
=
*A/LI
=g
*U
亮态g
=
*A/LI
=g
*U
g
=g
--g
=（
---
）*A/L=Δσ*A/L
A：
半导体材料横截面积
L：
半导体材料长度g：
电导σ：
电导率U：
外加电压
下标d代表暗，l代表亮，p代表光。
Δσ：
光致电导率的变化量
2）光电导弛豫过程（注意电流的计算）
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。
这些现象称为弛豫过程或惰性。
光电导上升或下降的时间就是驰豫时间，或响应时间。
驰豫时间长，则光电导反应慢；驰豫时间短，则光电导反应快。
光电导的驰豫决定了在迅速变化的光强下一个光电导器件能否有效工作的问题。
表现为光强变化时，光生载流子的积累和消失过程
光电导效应是非平衡载流子（ᇫn和ᇫp）效应，因此具有一定的弛豫现象。
弛豫时间长---光电导反应慢---惯性大；弛豫时间短---光电导反应快---惯性小。
3）前历效应（亮态、暗态）
光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有关的一种现象。
即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响
光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后光电流上升的快慢程度；受到光照后表现为暗态前历越长，光电流上升越慢。
一般，工作电压越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重。
光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。
一般，亮电阻由高照度状态变为低照度状态达到稳定值时所需的时间要比由低照度状态变为高照度状态时短。
光明电阻的三种结构：
⑴梳状式⑵刻线式⑶涂膜式
3.3光伏探测器（5）
1）光伏效应（如何产生）
光伏效应：
指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。
也称光生伏特效应。
产生这种电位差的机理（势垒效应、载流子浓度梯度效应、光磁电效应）有多种，主要的一种是由于阻挡层的存在。
势垒效应：
PN结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都产生光生载流子。
但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。
因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。
只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。
光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场分离。
这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。
它们产生一个与热平衡PN结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。
此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。
于是有结电流由P区流向N区，其方向与光电流相反。
载流子浓度梯度效应：
均匀半导体表面受足够大能量的光照时，形成从半导体近表面指向体内的载流子浓度梯度。
电子比空穴扩散快，则扩散电流将沿光照的负方向。
光磁电效应：
均匀半导体放置与受足够大能量的光照方向相垂直的磁场中，洛仑兹力作用下电子与空穴向垂直于扩散方向的不同方向偏转，从而在半导体侧面端面间产生电位差。
2）PIN管主要特性，从结构上简单说明
PIN硅光电二极管就是在P区和N区之间加上一本征层（I层）光电二极管。
PIN是为提高光电转换效率而在PN结内部设置一层掺杂浓度很低的本征半导体（I层）以扩大耗尽层宽度的光电二极管。
从而使PN结双电层的间距加宽，结电容变小。
本征层的电阻率很高，反偏电场主要集中在这一区域。
高电阻使暗电流明显减少，在这里产生的光生电子——空穴对将立即被电场分离，并作快速漂移运动。
本征层的引入，明显增大了p+区的耗尽层的厚度，这有利于缩短载流子的扩散过程。
耗尽层的加宽，也可以明显减少结电容Cj,从尔使电路常数减小。
同时耗尽加宽还有利于对长波区的吸收。
由式τ=CjRL与f=1/2πτ知，Cj小，频带将变宽。
因此，这种管子最大的特点是频带宽，可达10GHz。
其次，因为I层很厚，在反偏压下运用可承受较高的反向电压，线性输出范围宽。
由耗尽层宽度与外加电压的可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，从而结电容要进一步减小，使频带宽度变宽。
所不足的是，I层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安。
特性：
工作电压/V－5～－15结电容C/pf0.5～1响应时间
/ns2-10
暗电流I
/nA0.1～1响应度
/（A*W
）0.4（0.85μm）
波长响应
/um0.4---1.0
3）该类探测器的使用要点
①极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使用时，光电结必须加反向电压，即P端与外电源的低电位相接。
②使用时对入射光强范围的选择应视用途而定。
用于开关电路或逻辑电路时光照可以强些。
用于模拟量测量时，光照不宜过强。
因为一般器件都有这样的性质：
光照弱些，负载电阻小些，加反偏压使用时，光电线性好，反之则差。
③灵敏度主要决定于器件，但也与使用条件和方法有关，例如光源和接收器在光谱特性上是否匹配；入射光的方向与器件光敏面法线是否一致等。
④结型器件的响应速度都很快。
它主要决定于负载电阻和结电容所构成的时间常数（τ＝RC）。
负载电阻大，输出电压可以大，但τ会变大，响应变慢。
相反，负载电阻小些，输出电压要减小，但τ会变小，响应速度变快。
⑤灵敏度与频带宽度之积为一常数的结论，对结型光电器件也适用。
⑥器件的各种参量差不多都与温度有关，但其中受温度影响最大的是暗电流。
暗电流大的器件，容易受温度变化的影响，而使电路工作不稳定，同时噪声也大。
⑦除了温度变化，电、磁场干扰可引起电路发生误动作外，背景光或光反馈也是引起电路误动作的重要因素，应设法消除。
4）光电二极管工作原理：
光电检测器是外加反向偏压的PN结，当入射光作用时，发生受激吸收产生光生电子—空穴对，这些电子—空穴对在耗尽层内建电场作用下形成漂移电流，同时在耗尽层两侧部分电子—空穴对由于扩散运动进入耗尽层，在电场作用下形成扩散电流，这两部分电流之和为光生电流。
光电二极管的用法只能有两种。
一种是不加外电压，直接与负载相接。
另一种是加反向电压。
实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。
光电二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。
它和光电池相比，重要的不同点是结面积小，因此它的频率特性特别好。
光生电势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。
按结构分，也有同质结与异质结之分。
其中最典型的还是同质结硅光电二极管。
频率特性好,适宜于快速变化的光信号探测。
（硅光电二极管在半导体光电器件中具有最好的频率特性）
光电二极管的频率特性响应主要由三个因素决定:
（a）光生载流子在耗尽层附近的扩散时间；（10－9s）
（b）光生载流子在耗尽层内的漂移时间；（10－11s）
（c）与负载电阻RL并联的结电容Ci所决定的电路时间常数。
（10－9s）
光电池使用要点：
光电池的频率特性不太好,原因有二：
一是光电池的光敏面一般做的很大，导致结电容较大；二是光电池的内阻较低，而且会随输入光功率的大小变化。
在强光照射或聚光照射情况下，必须考虑光电池的工作温度及散热措施。
通常Si光电池使用的温度不允许超过125℃。
光电池的基本结构就是一个PN结。
按结构分，有同质结和异质结光电池等
第四章热电探测器件（6）
1）热电探测器件工作原理、特点
热电探测器工作原理：
热探测器是基于光辐射与物质相互作用的光热效应制成的器件。
热电探测器件工作的物理过程：
1.器件吸收入射辐射功率产生温升；温升引起材料各种有赖于温度的参量的变化，监测其中一种性能的变化，来探知辐射的存在和强弱。
热电探测器件的特点：
光谱响应范围特别宽，从紫外到红外几乎都有相同的响应，光谱特性曲线平坦.优点：
不需制冷、在全部波长上具有平坦响应。
缺点：
响应较低，响应时间较长。
2）两类热敏电阻（金属、半导体）主要特点及区别（材料自身、工作原理）
热敏电阻是由电阻温度系数大的材料制成的电阻元件，它是依据吸收光辐射后升温引起的电阻变化还测量光辐射，也称它为测辐射热计。
金属的热敏电阻，电阻温度系数多为正的，绝对值比半导体的小，它的电阻与温度的关系基本上是线性的，耐高温能力较强，所以多用于温度的模拟测量。
而半导体的热敏电阻，电阻温度系数多为负的，绝对值比金属的大十多倍，它的电阻与温度的关系是非线性的，耐高温能力较差，所以多用于辐射探测，如防盗报警、防火系统、热辐射体搜索和跟踪等。
制作热敏电阻灵敏面的材料，金属的多为金、镍、铋等薄膜；半导体的多为金属氧化物，例如氧化锰、氧化镍、氧化钴等。
热敏电阻的物理过程是吸收辐射，产生温升，从而引起材料电阻的变化，其机理很复杂，但对于由半导体材料制成的热敏电阻可定性地解释为，吸收辐射后，材料中电子的动能和晶格的振动能都有增加。
因此，其中部分电子能够从价带跃迁到导带成为自由电子，从而使电阻减小，电阻温度系数是负的。
对于由金属材料制成
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