光电效应的现代应用实在太多了，包括空间科学、生命科学。这是从青少年的网站上下载来的图。举一个最贴近我们生活的例子，数码相机或者数码摄像机，最关键的是CCD摄像阵列。大家买数码相机的时候都要问有多少像素，从200万像素到400万像素，专业的是800万像素，有800万个最基本的光电探测单元。

　　CCD实际上是电容器。MOS是什么意思？M代表金属，O代表氧化硅，是绝缘体，S是代表半导体。在P型硅的半导体材料上长一层薄的氧化层，是绝缘体，上面再放一个金属电级，相当于两个金属板组成的电容器，一个接板是金属，另外是半导体的硅材料。在材料上把金属电解加正，倒过来看这是能量的坐标增加的方向，这是导带，这是价带，发现在表面的时候由于加了正电荷，势能就下降了，形成了水井一样的试井。如果有光入射，光子的能量大于禁带宽度，就发现带负电荷的就流到试井里去了，带正电荷的就流到体内去了。在每一个金属机板的下面，一旦加正电以后，氧化层下面积累了一定数量的负电荷，这就是CCD摄像里最基本的原理。

　　CCD大体上是怎么工作的？黑的是绝缘体，二汽化层，下面是势能的变化。有四个电极，3、1、2、3，实际上有三项，三跟三都是连接在一起的，用不同的时空脉钟来控制。在四个电极上，只是把一电极上加了比较正的电压，是十伏，这个地方形成了四极。如果有光照，试井里填充了一定的负电荷在里面。到下面一步的时候，把一电极还维持在十伏，把二电极从两伏变成了十伏，这时在1、2两个电极下面形成的试井合并了，变成了宽的试井，原来是在一电极下的电荷可能就要漫到二电极的下面去了，等到一、二都是十伏的时候，电荷都填充在两个电极的下面了。再下一步把一电极的十伏降到两伏，一电极下面的试井就要抬高一点，一抬高的话电荷总是要从能量高的地方转到能量低的地方。到了这一步，只有二电极维持了十伏，其它都是两伏，这时只有在二电极下面的试井里填入电荷。

　　回过头来看，经过一个周期的操作以后，原来存在一电极下面的电荷，转移到二电极下面了，等于空间上移了一个位。当然，实际的CCD有几百万像素，光照了以后，在每个像素上产生的光的强弱不一样，积累的电荷多少也不一样。这些信息都要慢慢取出来，靠移位的过程把信息取出来，只有把它全部腾空以后，才能够再一次取得下一幅图像，这就是CCD工作的原理。

　　现在要研究天文、宇宙的起源，不管用什么样的天文显微镜，最后都有摄像的基本单元，都是要利用所谓的光电效应。现在都讲数字地球，这是全球定位系统，对海洋资源、陆地资源等等定位。在空间要对地球进行定位，最基本的必须要有一个非常灵敏的光电探测器。风云2号照出来的地球气象图，每天在晚上七点半的时候，中央气象台总是会发布云图的变化。

　　无论是在海湾战争还是什么，美国非常厉害的就是转幅式的巡航导弹。转幅式的巡航导弹一般是怎么瞄准目标的？事先把轰炸的目标拍照下来存在计算机里，发射以后，光电导引头上用1064纳米的激光辐射，打到地面上以后反射回来，摄取了它的图像。把现场拍到的图像跟存在计算机的图像进行比较，如果是对的，那就是说找到了目标。如何预防巡航导弹也是非常重要的。如果能够在十公里、二十公里以外，就能够探测到巡航导弹发射的1064纳米辐射，这是一个波长，就可以摧毁它。所以探测器在军事上是非常有用的。

　　无论是在阿富汗战场还是在伊拉克战场，军事战区的夜视侦察是非常重要的，在夜间行动是现代军事上可以避免伤亡，能够用最小的代价达到军事目的。直升飞机对地侦察跟编队飞行的时候不会被自己撞。

　　举一个例子，S需要的波长很长，一般需要三到五微米的波长，或者八到十二微米的波长，很简单，是一个半导体，不过现在把它倒过来放，CaAs也是一个半导体，半导体的禁带宽度很窄，叫碲镉汞。上面做一个P－N结以后，就成了最基本的像素单元，是很大的阵列，比如1024阵列，用银球把它倒放过来，放在硅的独出电路上，形成最基本的红外胶屏探测器。这是中科院做的碲镉汞半导体红外探测器，放到水里有热辐射，在完全黑暗的情况下照出来热水瓶的形状。

　　1024单元像素的线列，要求每一个单元的探测列都要非常均匀。在上海晚上的时候用红外探测器拍的照片，上海的高楼大厦，细化每一个小窗口里在干什么，都是可以在夜间进行观测的。