光电检测习题解答.ppt

1、光电技术综合习题解答，第一，单项选择题，在光电倍增管中，光电效应是()。阴极b阳极c次级发射极d光窗光电二极管的工作条件是()。甲加热乙加正向偏置丙加反向偏置丁零偏置，乙，2，光电技术综合练习解决方案，1。单选题，在光电倍增管中，光电效应是(一)。阴极b阳极c次级发射器d光窗光电二极管的工作条件是(c)。a加热b加正向偏置c加反向偏置d零偏置，b，3，辐射通量，光通量，发光强度和照度分别为()。(a)瓦特，流明，坎德拉，勒克斯(b)瓦特，坎德拉，勒克斯，流明(c)，瓦特，瓦特每球度，瓦特每平方米(d)流明，瓦特，勒克斯，坎德拉在入射光辐射下，半导体的电导率增加的现象属于()。(一)外部光电效应

2、(二)光热效应(三)光电导效应(四)光电效应。辐射通量、光通量、发光强度和照度的单位分别为(a)。(a)瓦特，流明，坎德拉，勒克斯(b)瓦特，坎德拉，勒克斯，流明(c)流明，瓦特，每球度瓦特，每平方米瓦特(d)流明，瓦特，勒克斯，坎德拉在入射光辐射下半导体电导率增加的现象属于(c)。(a)外部光电效应，(b)光热效应，(c)光电导效应和(d)光电效应。量子效率用来描述光电探测器的光电转换能力。任何物质，只要它的温度高于绝对零度，都有放射辐射的能力。3氦氖激光器由DC电源驱动。4发光二极管是一种注入式电致发光器件。7光伏器件有两种工作模式：光伏工作模式和光电导工作模式。掺杂对半导体的导电性有什么

3、影响？答：半导体中不同的掺杂或缺陷会在禁带中产生额外的能级。对于价带中的电子来说，先跃迁到这些能级，然后再跃迁到导带，要比电子直接从价带跃迁到导带容易得多。因此，尽管只有少量杂质，导带中的电子数和价带中的空穴数将明显改变，从而显著影响半导体的导电性。光电倍增管的b，7，2结构和工作原理是什么？答：光电倍增管由光入射窗、光电阴极、电子光学输入系统(光电阴极和第一倍增管D1之间的系统)、二次发射倍增系统和阳极等组成。工作原理：光子通过入射窗入射到光阴极k上。这时，光电阴极的电子被光子激发，离开表面并发射到真空中。光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增电极D1上，并且倍增电极发射比入射电

4、子更多的二次电子。入射电子乘以n阶后，光电子被放大n倍。倍增的二次电子被阳极a收集以形成阳极光电流，阳极光电流在负载R1上产生信号电压。b，8，3，半导体发光二极管的发光原理？答：半导体发光二极管的材料是重掺杂的。在热平衡条件下，氮区有许多高迁移率的电子，磷区有许多低迁移率的空穴。由于PN结势垒层的限制，在正常条件下它们之间不会发生自然复合。当PN结为直流电压时，沟槽导带中的电子可以逃离PN结的势垒，进入P区的一侧。因此，在PN结附近，稍微向P区的一侧，当高能态的电子遇到空穴时，发光复合发生。这种发光复合发出的光属于自发辐射，辐射光的波长取决于材料的禁带宽度，即b，9，4。简述注入式半导体激光

5、器的发光过程。答：注入式半导体激光器的工作过程是通过增加外部电源来正向偏置PN结。当正向电流达到一定水平时，导带中的粒子数向价带的反转发生在PN结区。此时，导带中的一些电子将经历辐射跃迁，同时产生自发辐射。李通过这种光子感应，导带中的电子可以产生受激辐射(光放大)。受激辐射发射的光子将进一步诱导导带中的其他电子产生受激辐射。这样，在谐振腔中形成光学振荡，并且从谐振腔的两端发射激光。只要外部电源持续向PN结注入电子，导带中粒子数向价带的反转就会继续，受激辐射就会持续发生，这就是注入半导体激光器的发光过程。b，10，9。简述光电耦合器件的电流传输比和晶体管的电流放大系数之间的区别？晶体管的集电极电

6、流远远大于基极电流，也就是说，很大；在光电耦合器件的基极区中，从发射区发射的电子与被光激发的空穴结合，成为光求和电流，其可以表示为IF，并且是光激发效率(其是与发光二极管的发光效率、光电晶体管的光敏效率以及它们之间的距离相关的系数)。一般来说，光激发效率相对较低，所以中频大于集成电路。也就是说，当不添加复合放大晶体管时，光电耦合器件小于1。1。将发光探针放置在距离标准钨丝灯2米的地方。已知探针的感光面积为0.5 cm2。如果光源测得的最大照度为100(lx)，试着找出、1。标准钨丝灯在这个方向的发光强度是多少？2.钨灯发出的总光通量是多少？解决方法：首先计算光电探头与标准钨灯的立体角，然后计算

7、光电探头接收的光通量v=EvS=1000.5 cm2=5.010-3(lm)，这样就可以计算出灯在这个方向的发光强度iv=v/=5.010-3/1.2510-5=400 (CD)，标准钨灯在整个球体上，灯发出的光通量为b，13，2。输出功率为6mW的氦氖激光器发出波长为0.6328米的光束，均匀地投射到0.8平方厘米的白屏上。假定白屏的反射系数为0.96，光速为3108米/秒，普朗克常数为6.62610-34，氦氖激光器的视函数为0.268。试着找出：(1)屏幕的照度是多少？(2)屏幕的反射度是多少？(3)屏幕每秒接收多少光子？解决方法：首先将氦氖激光器输出的单色辐射的辐射功率转换成光通量V=

8、KMV(E)=6830.268610-3=1.098(LM)，白屏上的照度应为EV=V/S=1.098/0.810-4=1.37104(LX)，屏幕的反射照度为Evr=r Ev=0.961.37104=1.32104 (lx)。3.在图中所示的恒流偏置电路中，已知Re=3.3k，UW=4V，Ubb=12V；光敏电阻为RP，输出电压为30lx时6V，80 lx时9V。(让光敏电阻的值在30和100lx之间保持不变)，光敏电阻，试着问：当输出电压为8V时，照度是多少lx？解决方法：首先，看齐纳二极管是否工作在稳压状态，齐纳二极管是否工作在稳压区域；然后计算流过恒流偏置光敏电阻的电流，其中，电流=I

9、E=(UUBE)/RE=1 (Ma)，计算不同光照下光敏电阻的电阻，光照为30lx，=(UBUO 1)/IP=6(K)；在80lx时，R2=(Ub2)/Ip=3(k)；在E3，R3=(Ub3)/Ip=4(k)；因为光敏电阻的值在30和100lx之间是恒定的，lge 3=(lg3-lg4)/0.7lg 80=1.7246 E3=53(LX)，b，17，4。在如图所示的恒压偏置电路中，已知DW是2CW12型齐纳二极管，其稳定电压值为6V，假设Ubb=12V，当CdS光敏电阻光敏面上的照度为150lx时，恒压偏置电路的输出电压为10V，当照度为450lx时，输出电压为8V。尝试计算：当输出电压为9V

10、时，照度是多少lx(假设光敏电阻的值在100500lx之间不变)？当照度达到500lx时，输出电压是多少？根据分析电路，流经齐纳二极管的电流满足2CW12的稳定工作条件，三极管的基极稳定在6V。如果当照度为150lx时输出电流为I1，而光敏电阻的电阻为R1，那么类似地，当照度为300lx时，流过光敏电阻的电流I2和电阻R2为R2=680。由于光敏电阻的值在500和100lx之间是恒定的，当输出电压为9V时，光敏电阻的值应为I3和R3。当输出电压为9V时，入射照度E3，E3=196(lx)可以通过代入该值的计算公式来计算。从该值的计算公式可以发现，三极管的电阻R4和输出电流I4为R4=214，I

11、4=24.7(毫安)，此时的输出电压UO为UO=UbbI4R4=6.7V(伏)，即5005。假设入射到光电倍增管上的最大光通量为v=1210-6毫米，阳极电阻Ra=82k。当GDB-235型倍增管用作光电探测器时，已知它的倍增级是8，阴极是SbCs材料，倍增极是SbCs材料，SK=40A/lm。如果要求入射光通量为610-，如果电源电压的稳定性只能是0.01%，那么光电倍增管转换电路输出信号的最高稳定性是多少？b，23，解(1)先计算电源电压，根据输出电压幅值的要求和光电倍增管的噪声特性，阳极电流不应小于1安培。因此，当入射光通量为0.610-6毫米时，阴极电流为IK=SKv=4010-60.

12、610-6=2410-6A。此时，光电倍增管的增益g应该是，因为N=8，每一级的增益是4。可以计算出电极间电压UDD=4.227，总电源电压Ubb为，Ubb=(N 1.5)UDD=741伏，b，25，流经电阻链的电流为IRi，流经阳极电阻Ra IrI 10 Iam=1.021054010-61210-6=48(2)计算偏置电路电阻链的电阻值；(3)输出信号电压的最大稳定性为b，27，6。光电倍增管GDB44F的阴极照明灵敏度为0.5A/lm，阳极灵敏度为50A/lm。要求允许的阳极电流应限制在2A，以便长期使用。(1)阴极表面允许的最大光通量。(2)阳极电阻为75K时的最大输出电压。(3)如果

13、已知光电倍增管为12级CsSb倍增管，根据其倍增系数计算其电源电压。(4)当要求输出信号的稳定性为1%时，计算高压电源电压的稳定性。求解(1)阴极表面上允许的最大光通量，(2)最大输出电压，(3)电源电压，CsSb倍增电极材料的增益和电极间电压UDD为，N=12，每级的增益为=4.642，总电源电压Ucc为，UCC=(n1.5) udd=1201.5v，(。当入射光通量为正弦调制时，需要5V的输出电压。尝试设计光电晶体管的转换电路，绘制输入输出波形，分析输入输出信号之间的相位关系。首先，根据题目的要求，找出入射光通量的最大值和最小值max=55 40=95 lm min=5540=15 lm。

14、在特性曲线中画出光通量的变化波形，以补充必要的特性曲线。根据输出信号电压的要求，确定了光电晶体管集电极电压的变化范围。本课题要求5V输出，即有效值，集电极电压的变化范围应为双峰值。也就是说，Uce=2U14V。根据偏置电路，当入射最大时，输出电压应该最小，但是它不能进入饱和区。因此，在特征曲线拐点的右侧找到一个点“a”，在点“c”处画一条与水平轴相交的垂直线，从“c”向右测量14V，找到点“d”。以“d”为垂直线，最小特征曲线与“b”相交。通过“a”和“b”画一条直线，这条线就是载重线。负载电阻R1和电源电压Ubb可以从负载线获得。显然，“c”点的电压是3.7V，“d”点的电压是17.7V.Ubb约为19V，标称电压为20V。在电源电压Ubb取20V的标称电压后，负载线可以被适当地校正。在图7-6所示的光电转换电路中，Ubb=12V，已知3DU2的电流灵敏度si为0.15ma/LX，rl为51k，三极管9014的电流放大倍数为120；(1)当照度在200 lx范围内变化时，如果要求输出电压变化不小于2V，RC为1K，应如何选择电阻器RB？(2)如果RB=5.1M，当背景光照