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；EV(valence)导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；EC(conduction)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(donor)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

2、子的能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)要大于等于材料的禁带宽度 Eg3. 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) 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

3、，只有少子( P 区的电子和 N 区的空穴和结区的电子空穴对)在内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，产生一个与内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

4、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。然后光生电荷工作过程： 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，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

5、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 荧光。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。11. 试述声光偏转器的工作原理。 激光束入射到超声

6、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。PPT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。2. 计算出 300K 温度下掺入 1015/cm 3硼原子的硅片中电子和空穴的浓度及费米能级，画出其 能带图。（当 300K 时， ni =1.5x1010 /cm 3,Eg=1.12eV）。（k：波耳兹曼常数， 1.38 ×1

7、-023J/K， 1C约相当于 6.25 × 1018个电子的电量。 ） 为 P 型半导体，则空穴浓度为 p=Na=1015/cm3电子浓度为 n= ni2/ Na=2.25 x10 5/cm 3费米能级为 Efp Ei kT ln Na =Ei-0.29ev ni3. （a）求在 300K 时，本征硅的电导率；（ b）倘若每 108硅原子中掺入一浅能级施主杂质原子， 求出电导率。（硅的原子数为 5x1022 3 2 2个/cm 3，迁移率 n=1350cm2/（V s·）,p=480cm2/（V s·）基本电荷 e 1.6 ×10 -19 库仑4（.

8、a）具有 11 级倍增极的光电倍增管均匀分压， 阴极入射光的照度为 0.1lx，阴极有效面积为 电子的收集率为 0.98，倍增极的电子收集率为 （b）设计前置放大电路，使输出的信号电压为负高压 1200V供电。阴极灵敏度为 20A/lm ， 2cm2，各倍增极二次发射系数均相等为4，光0.95，试计算倍增系统的放大倍数和阳极电流。 200mV，求放大器的有关参数，并画出原理图kathode（阴极 ）, anticathode （阳极）5.有一光电倍增管的光电阴极面积为2cm2，阴极灵敏度为 25A/lm ，倍增系统的放大倍数为105，阳极额定电流为 200A，求允许的最大光照6.光敏电阻 R

9、与 RL =2 K的负载电阻串联后接于 Vb =12V的直流电源上， 无光照时负载上的 输出电压为 V1 =20mV,有光照时负载上的输出电压为V2 =2V。求（ 1）光敏电阻的暗电阻和亮电阻值。（2）若光敏电阻的光电导灵敏度 Sg=6x10-6s/lx ,求光敏电阻所受的照度？7. 已知 光敏电阻的暗电阻 RD=10M ,在照度为 100lx 时亮电阻 R =5k ，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，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 400lx 时继电器才能吸合， 则此电路需作如何改进？8. 下图是用硒光电池制作

10、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， 表头内阻为 1k ，指针满刻度值为 100lx ，试计算电阻 R1 和 R2 值。9. 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 V0 =0.6V。在 E=100 lx的光照下，输出电压 V1 =2.4V。求（ 1）2CU2 的暗电流；（ 2） 2CU2的电流灵敏度。9 1/2 -1 -1010. 已知一热释电探测器的 D*=1x10 9cm.Hz1/2W-1、NEP=1x10-10W（取 f=1Hz），能否决定其 光敏面面积？11. 二相驱动 CCD，象元数 N=1024，若要求最后位仍有 50%的电荷输出，求电荷转移损失率 =？12. 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=50，当最大辐射功率为 400uW 时的拐点电压 VM=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，