光電倍增管是一個(gè)真空管，其中光電陰極吸收光產(chǎn)生自由電子，然后在高電壓（幾百伏）下被加速，在另一電極產(chǎn)生二次電子，最后形成光電流。由于這一雪崩過(guò)程，光電流比光電二極管中的電流大好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，光電倍增管可以用于單光子計(jì)數(shù)。光電倍增管靈敏度很高，帶寬很大（>1GHz），并且在很大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)具有很好的非線性。
光電倍增管的缺點(diǎn)在于尺寸大（與光電二極管相比），成本高，需要高電壓，并且有些情況下量子效率較低（通常<25%，甚至有時(shí)<1%）。
一種尺寸很小的光電倍增管是微通道光電倍增管，其中在摻雜玻璃中具有單片的管子。由于尺寸很小，因此可以將多個(gè)通道集成一起形成二維的陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)很大的探測(cè)帶寬。
有些情況下，可以用雪崩二極管代替光電倍增管，前者也是利用了放大機(jī)制，但是放大發(fā)生在固態(tài)材料中，而不是在真空管中。采用包含很多雪崩二極管的陣列可以得到很大的有源區(qū)面積；這一器件有時(shí)被稱為硅光電倍增管。與光電倍增管相比，硅光電倍增管更加便宜，成本更低，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固。并且通常具有更高的量子效率，但是也具有更高的放大噪聲。
還有一種混合光電倍增管，其中電子從一個(gè)光電極產(chǎn)生然后在幾千伏的電壓下被加速到半導(dǎo)體芯片上，它類似于雪崩二極管。電子撞擊半導(dǎo)體會(huì)形成電子轟擊增益，然后形成雪崩放大。這一器件與普通的光電倍增管速度相似，并且脈沖振幅分辨率提高。并且，其響應(yīng)時(shí)間很短，尺寸小。它們可應(yīng)用在與光電倍增管相似的領(lǐng)域，包括光子計(jì)數(shù)。
在雪崩二極管中增大有源區(qū)面積可以將多個(gè)像素點(diǎn)緊密排列在同一個(gè)芯片上來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一器件有時(shí)也被稱為固態(tài)光電倍增管或者硅光電倍增管。
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