光电测试技术复习资料

1、PPT中简答题汇总1价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。施主能级和受主能级的定义及符号。答：价带：原子中最外层电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带；E/(vale nee)导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；Ec(eo nductio n)禁带：导带与价带之间的能量间隔称为禁带。Eg(gap)施主能级：易释放电子的原子称为施主，施主束缚电子的能量状态。ED(do nor)受主能级：容易获取电子的原子称为受主，受主获取电子的能量状态。Ea ( acceptor )2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产生的条件及其定义。半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。半导体吸收光子的能

2、量使价带中的电子激发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。产生本征吸收的条件：入射光子的能量(h v)要大于等于材料的禁带宽度曰3. 扩散长度的定义。扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。多子和少子在扩散和漂移中的作用。扩散长度：表示非平衡载流子复合前在半导体中扩散的平均深度。扩散系数D (表示扩散的难易)与迁移率(表示迁移的快慢)的爱因斯坦关系式：D=(kT/q)卩 kT/q为比例系数漂移主要是多子的贡献，扩散主要是少子的贡献。4. 叙述p-n结光伏效应原理。当P-N结受光照时，多子(P区的空穴，N区的电子)被势垒挡住而不能过结，只有少子(P区的电子和 N区的空

3、穴和结区的电子空穴对)在建电场作用下漂移过结，这导致在N区有光生电子积累， 在P区有光生空穴积累， 产生一个与建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。因为在恒定光辐射作用下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的光辐射不会有响应。6. 简述红外变象管和象增强器的基本工作原理。红外变象管：红外光通过光电导技术成象到光电导靶面上，形成电势分布图象，利用调制的电子流使荧光面发光。象增强器：光电阴极发射的电子图像经电子透镜聚焦在微通道板上，电子图像倍

4、增后在均匀电场作用下投射到荧光屏上。7. 简述光导型摄像管的基本结构和工作过程基本结构包括两大部分：光电靶和电子枪。工作过程：通过光电靶将光学图象转变成电学图象，电子枪发出的电子束对光电靶进行扫描，将电学图象转换成仅随时间变化的电信号(视频信号)传送出去。8. 简述一维CCD摄像器件的基本结构和工作过程。基本结构：光电二极管阵列，CCD移位存储器，输出机构。工作过程：光电二极管阵列通过光电变换作用和光电存储作用积累光生电荷，然后光生电荷并行地流入CCD移位寄存器，通过输出机构串行地转移出去。9.叙述半导体激光器和发光二极管的发光原理半导体激光器发光原理：PN结正偏时结区发生粒子数反转，导带中的

5、电子产生自发辐射和受激辐射，在谐振腔中形成了光振荡，从谐振腔两端发射出激光。发光二极管的发光原理：发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的 火光。10.叙述电光调制器克尔盒的工作原理当非偏振光经过起偏器后变为平面偏振光，当给克尔盒加电压时， 通过它的平面偏振光改变其振动方向，在检偏器光轴方向上产生光振动的分量。z的光学介质11.试述声光偏转器的工作原理。激光束入射到超声媒质中产生衍射，此衍射光强度和方向随超声波强度和频率的改变而变化，因超声波与光的相互作用产生的声光效应，就是声光偏转器的工作原理。PP

6、T中计算题汇总1. 一支氦氖激光器(波长632.8nm)发出激光的功率为 2mw该激光束的平面发散角为 1mrad, 激光器的放电毛细管直径为1mm求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。 l .6 x 10 _，* (IJ5Q *) - *.4 k 10 *(/ Q 则捲入的施主浓度为N - 5 x 10 12 Ifl L5 x |OM (I .5 M 10)s 4 .5 x 10j =啊卅 -f pf 軒 =：5 k ID x 13 和1+ 4_3 x I01 x 4 SOx | ,di x |0 1=0.1僂1 O b )4( a)具有11级倍增极的光电倍增管均匀分压，负高压1

7、200V供电。阴极灵敏度为20卩A/lm ,2阴极入射光的照度为 0.1lx，阴极有效面积为2cm,各倍增极二次发射系数均相等为4,光电子的收集率为0.98，倍增极的电子收集率为0.95，试计算倍增系统的放大倍数和阳极电流。(b)设计前置放大电路，使输出的信号电压为 200mV求放大器的有关参数，并画出原理图G = 0.98 x (0,95 ；=30 mV* M上的电流r1旷E1 R2MflJ-有光照时，负義上的电压 r: = 2V员载上的电谎_ 2*因此光敏电阻的暗电肌*因此光敏电祖的亮电阻=im kllE十宀沪HE仙R = -lp 一 Ail = 213fl r 0.94如图所爪前生麒丸电

8、州7.已知 光敏电阻的暗电阻 FD=10MQ ,在照度为100IX时亮电阻R =5k Q ，用此光敏电阻控 制继电器，其原理电路如图所示，如果继电器的线圈电阻为4k Q,继电器的吸合电流为 2mA,问需要多少照度时才能使继电器吸合？如果需要在400IX时继电器才能吸合，则此电路需作如何改进？-芳敏电阻的处电导若曲遑卅电決时*夙麼为400如时光敏魁阻的光电导棗敏度r. 1 iwia-*- S. 1DO趟倉时光雄业毗的光电甘力 耐-丄- Bwiirtrw it*比电卷灵戦tft与光談电坠村均有关* 400lx时才靦伶.此时旳光克导为-吸合时的光敏电駆削值为R*； 芦 苫 4fnr- -jwt-if

9、t-*-光就电阳的晦債*密求负建的附恆&再g可串联一啊kMkO的电用8.下图是用硒光电池制作照度计的原理图，已知硒光电池在100lx照度下，最佳功率输出时的Vm=0.3V, Im=1.5mA，如果选用100uA表头作照度指标，表头阻为 1k Q，指针满刻度值 为100lx ，试计算电阻 Ri和F2值。100/x：r =0.3rj =L5m4fIt =100x10 厶 + 人=A, n 厶=lAmA-1積gRf+R）二叫= R、=2kaR、=P/A=214Q&inv9. 下图为一理想运算放大器，对光电二极管2CU2的光电流进行线性放大，若光电二极管未受光照时，运放输出电压 Vo=O.6V。在E=

10、100 lx的光照下，输出电压 Vi =2.4V。求（1） 2CU2 的暗电流；（2） 2CU2的电流灵敏度。* 二#j R. =0.6/1.5x10* = 0.4x10 J = 1C0/x-/. =J-J=RfS f=7 /r = 1.2xl0 H00 = 1.2x0e丄jp9i/21io10.已知一热释电探测器的 D*=1x10 cm.Hz W、NEP=1xl0 W（取 fRHz ）,能否决定其光敏面面积?5.沐 因为归一化探测率心如匚，所以NEP探测器光敏元面积0 NEP 4/ - (I * 10 ? a 1 h 1U * 1 - 10 2 CJD11.二相驱动CCD象元数N=1024,

11、若要求最后位仍有 50%勺电荷输出，求电荷转移损失率 =？解：二相CCD*电槎数：打=2网= 2048总莪移效率： 帀“二(1 - )孝1 -托忙=0,5tl： s 、=-=0,0244 %2048409612.用2CU1型光电二极管接受辐射信号，如图所示，已知2CU1的灵敏度S=0.4A/W，暗电流小于0.2uA,3DG6C的B =50，当最大辐射功率为 400uW时的拐点电压 V=10V,求获得最大电压 输出时的Re值。若入射辐射功率由 400uW减小到350uW时，输出电压的变化量为多少？I 3CU1o +1SVI队用2CU規光电二械耆按收辐射佶号，如题gA远大于暗电渝匚2必，所以睛电涼

12、可以忽略.小 最大诵射功率为430uW时拐点电rKrk - 10 V,这时输出电JEU a .尬丄-Ux - JJ 斗.IK - 0 ? - 10 - 7 5 V由于Uo =所以鼻=_ J= 0* 蜀2*门匚亿亠 (50 + n* 0-4X 400 X 1Q *b)为辐射功率从40011W城小刮350pW时*n a_M_ (Z? + 1)驚 AqR” (50 + 11) 0.4 x SO X 10 K W5 0.91 V13.光电二极管2CU2E其光电灵敏度 S=0.5uA/uW,结间电导 G=0.005S,拐点电压 V=10V,输E140川|.：丿K仃效讥为T07优电用冇锻備为功率伺效位为kb（如収结间电导W)2（I）MM*（2）输人给放丿凋的电流为在取得最大愉汨功率的情况下*应冇由卷住嗾山n流m我电阻#朮哋宦丘涯工作点血上划蛾扎屯阴*,与总流血舟” 胸在交流情况