光电技术习题讲解

1、在光电技术练习问题上，他说明了1-2根氦-氖激光器(波长632.8nm )发出激光的功率是2mW。 该激光束的平面发散角为1mrad，激光的放电毛细管为1mm。 求出该激光束的光束、发光强度、光亮度、光出射度。 当激光束被投射到距离10m的白色漫反射屏幕上时，该漫反射屏幕的辐射比为0.85，并且要求屏幕上的光的亮度。 简单地叙述、2-4发光二极管的发光原理，发光二极管的外量子效率和什么样的要素有关系？ 发光二极管的发光原理与教科书P25放射的光子数、电子孔对数、半导体材料的折射率有关，2-5简单叙述了半导体激光器的工作原理，具有什么样的特征？ 工作电源有什么要求？利用半导体物质(即利用电子)在

2、波段之间迁移发光，在半导体晶体的解理面上形成两个平行反射镜面作为反射镜，构成谐振器，振荡光，反馈，放大光的放射，输出激光。 半导体激光器的优点是体积小、重量轻、运行可靠、功耗少、效率高等。 要求有足够的粒子数反转，即必须满足一定的电流阈值条件。 3-5什么是“白噪声”？ 什么是“1/f噪声”？ 为了降低低电阻的热噪声需要什么样的对策？ a :白噪声：功率谱与频率无关的噪音。 1/f噪声：功率谱与1/f成比例的噪声。 对策：尽量选择通带宽度小的，尽量选择电阻值小的电阻，降低电阻周围环境的温度。 3-6检测器的D*=1011cmHz1/2W-1，检测器受光器的直径为0.5cm，f=5x103Hz的

3、光电子设备能检测到的最小放射功率是多少，3-9光电发射的基本规律是什么？与光导电和光电效果相比，本质上的差异是什么？ a :光反射有两个基本规律。 第一定律：当入射辐射的光谱分布不变时，饱和光电流I与入射辐射束成比例。 第二定律：发射的光电子的最大动能随着入射光子的光频率的增加，与入射光强度无关地直线增加。 本质差异：光导电和光电效应应该是内部光电效应，当光照射半导体材料时，材料的载流子浓度会随着光子的添加而变化，引起材料的电导率，或产生内部电场。 光电发射是外电效应，由于光子和物质材料中的电子的相互作用，光子能量足够大，电子得到能量脱离物质表面。 4-1负电子亲和力光电阴极的能带结构有什么特

4、征吗？ 表面区域能带弯曲，真空能级下降到导带下。 特征：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 .光电子能量集中，4-2光电子发射和二次电子发射的区别是什么？ 简述光电倍增管的工作原理。 光电发射是光碰撞材料发射电子，二次电子发射是电子碰撞材料，发射新电子。 工作原理是p6.8.4-8光电倍增管产生暗电流的原因是什么？如何减少暗电流？ 原因：1)热电子发射2 )极间漏电流3 )残留气体的离子发射4 )玻璃闪烁5 )通过电场发射降低暗电流的方法：1)直流补偿2 )直流和锁相放大3 )冷冻4 )电磁屏蔽法5 )磁场散焦法，4-10 (a )为11级倍增极，负高压

5、1200V供电，均匀(b )该倍增极阴极传感器Sk为20A/lm，阴极入射照度为o.1lx，阴极有效面积为2cm2，各倍增极的放射系数相等(=4)，光电子的收集率为0.98，各倍增极的电子收集率为0.95，倍增极的放大率和阳极电流(c )设计前置放大器电路，以使输出的信号电压成为200mV，求出与放大器相关的参数，并描绘电路图。:(a )如图所示，(b )阴极电流： ik=sk=20 X10-60.1 x2 X10-4=4x 10-10a倍增系统的放大率： M=Ip/Ik=0(x)11=2.34x106阳极电流： Ip=MIk=936 A 5-2cds光电电阻的最大消耗功率为40mW光导电灵敏

6、度Sg=0.5x10-6，暗导电性g0=0，向光导电性电阻施加偏置电压20V时，此时使CdS入射到光导电性电阻的极限照度为几勒克斯？解：光电电阻的最大光电流为， 5-3光电电阻r和RL=2k的负载电阻串联连接，与Vb=12V的直流电源连接，无光时的负载下的输出电压为V1=20mv，光时的负载下的输出电压为V2=2V。 求：1)光电电阻的暗电阻和明电阻值。 2 )如果光电电阻的光导电灵敏度Sg=6x10-6s/lx，则求出光电电阻所受到的照度。5-4CDs光电电阻的暗电阻RD=10M，照度为100lx时，使用点亮电阻R=5k来控制继电器，其原理电路如图5-17所示，如果继电器的线圈电阻为4k，继

7、电器的吸入电流为2mA，则在需要多少照度时吸入继电器图6-6是使用硒光电池的照度计的原理图，硒光电池为100lx的照度，最佳电力输出时的Vm=0.3V，Im=1.5mA，在选择100A标头作为照度指标的情况下，标头内部电阻为1K，指针全标度值为100lx，电阻R1和R2的值图6-9是理想的运算放大器，线性地放大光电二极管2CU2的光电电流，当光未入射到光电二极管时，放电输出电压V0=0.6。 在E=100lx的光中，输出电压V1=2.4V。 (1)求2)2CU2的暗电流(2)谈2)2CU2的电流灵敏度、6-13PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和各自的特征，为什么pin管的频率特性比普通的光电二极管好？ a:1:p 134-141 :由于pin光电二极管是厚的I层，所以p-n结的内电场基本上集中在I层，扩大p-n结的结间距离，减小结电容，以反偏压动作，因此随着反偏压变大，结电容变小，p-n 6-15图6-84示出了用光电耦合元件隔离的另一个高压稳定电路，想说明其工作原理和对光电耦合的要求。 工作原理：当外部电源电压和负载变化而输出电压上升时，电容w上的分压也上升，晶体管T3的基极电压上升，当流过T3的电流增大时，流过光电耦合器的发光二极管的电流增大，该发光二极管的亮度增大，在