01(辐射度与光度量)-97

1、第一节光辐射测量和光测量第二节半导体物理基础第三节光电效应，第一章光传感技术基础，光辐射：通常对应于真空的波长在0.38微米到0.78微米范围内的电磁辐射称为光辐射。从广义上说，x射线、紫外线、可见光和红外辐射都可以说是光辐射。光源：发射光的对象称为光源。光电技术的光源可以分为自然光源和人工光源。第一节，光辐射测量和光测量，长波区域，光区域，光学区域，另一类是生理的。称为光度测定。就是说明光辐射能量平均人眼接受引起的视觉刺激大小强度。换句话说，光测量是具有标准人眼视觉特性的人眼所允许的辐射量的测量。光学中用于定量描述辐射能强度的量是两种茄子：一种叫物理，一种叫辐射度量，是用能量单位描述光辐射能

2、的客观物理量。1，辐射度计量学，1，辐射能Qe:辐射能是以J(焦耳)为单位以电磁波形式发射、传播或接收的能量。2，辐射能量密度we :光源的单位体积内的辐射能称为光源的辐射能密度。3，辐射通量E:又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，以瓦(1W=1J/s)为单位，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。4，发射强度Ie:发射强度定义为从一个点光源发射的单位时间、给定方向的单位立体角(Wsr(瓦/球体度)、5，发射亮度Le:发射曲面的方向发射的发射强度。单位为(每个球体的瓷砖平方米)。6，辐射度也是发射器在Me:单位面积内发射的通量。de是各方面(通常是半空间立体角)发射的总辐射量，即瓦/米2(瓦/

3、平方米)。7，放射照度Ee:单位面积投影的辐射通量(每平方米瓦数)。DA是投射辐射通量的面积元素。辐射度和辐射度的单位相同。但是，描述了电子接收面接收的辐射特性，而后者描述了扩展辐射源向外发射的辐射特性。对于理想散射面，Ee=Me频谱辐射测量：频谱辐射测量也称为发射量的频谱密度。辐射源发射的能量往往由多种波长的单色辐射组成，为了研究各种波长的辐射通量，必须适当定义一个波长的单色光的辐射能量。频谱辐射测量是单位波长间隔内的辐射测量。2、频谱辐射量、1、频谱辐射量：光源发出的光的单位波长间隔的辐射量、频谱密度或单色辐射量。单位是(每微米瓦特)或(每纳米瓦特)。波长处的频谱辐射通量是总光谱中的总辐射

4、通量，3，频谱辐射强度I:单位波长间隔处光源发射的光的辐射强度。2，频谱辐射度M:光源发出的光表示每单位波长间隔的发射度。4、频谱发射亮度L:每个单位波长间隔的光源发射的光的发射亮度。5，频谱发射照度E:单位波长间隔的光源发射的光的发射照度。1，关于辐射测量，错误的是()A，Ee说明扩展辐射源向外发射的辐射特性B，Ie从一点光源发射。在指定方向的单位立体角内发射的辐射能C，对于理想散射面，Ee=Me D，E是辐射能的时间变化率。灯光测量是人体相应放射测量的视觉强度值。能量相同，波长不同的光，人眼的视觉强度不同。光测量仅在光谱的可见波段(380nm-780nm)有意义。，光测量的最基本单位是光度

5、学单位烛光，它是国际单位制中七个基本单位之一。定义为555nm波长的单色辐射，如果指定方向的发射强度为1683Wsr-1，则该方向的发光强度为液晶屏。光通量的单位是流明(lm)，即亮度为LCD的均匀点光源在单位立体角内发出的光通量。亮度的单位是勒克斯(LX)，等于lm的光通量在1m2区域中均匀照射的亮度。人眼对不同波长光的感光灵敏度不同。一般来说，对绿光最敏感，对红色的敏感度较低。视觉函数：国际照明委员会(CIE)根据对很多人的大量观察结果，以平均方法确定人眼对各种波长光的平均相对敏感度。称为“标准光度观测器”的频谱光学效率V()或函数。1，光速：人眼的光通量视觉强度值。例如，如果从波长到D间

6、隔的光源辐射流为E，D，则光通量为，Km为发光测量与光测量之间的比率系数(流明/瓦特，Km683lm/W)，如果波长为555nm(即人眼频谱光效率最大值(V()I:光源在指定方向上单位立体角内发出的光通量称为该方向上的光源强度。3，发射光线m:在灯光曲面上的给定点处每个单位面积发射的光通量称为该点处的光线发射度。4，强度e:在被照亮对象的给定点上，单位面积的入射通量称为该点的强度。距离平方反比定律，由点光源照亮时，照亮的照度E与光源的亮度I成正比，与从被照亮的面到光源的距离L的平方成反比。证明，如果被照亮的面与光线方向不垂直，法线和光线角度为：对于被照亮后成为面光源的曲面，其光线的发射度与亮度

7、成正比。其中是漫反射率，小于1，与曲面的属性无关。5，强度L:光源曲面上一点处面元素dA的指定方向的强度dI与垂直于指定方向的平面上该面的正交区域的比率称为该方向上的光源亮度。给定方向和面元素法线之间的角度。6，光速q:光速到时间的积分称为光量。2，光测量，正确的是()a，辐射通量的单位是勒克司b，发光强度的单位是坎迪拉c，光通量的单位是流明d，发光强度的单位是坎迪拉，小测试，练习1-1，1，填空：1，正常匹配2。光学中用于定量描述辐射能强度的量有两种茄子类型：()和()。3，光有波粒二象性，两者都有()和()。在光的传播过程中，主要以()出现，但当光和物质之间发生能量交换时，光就明显出现()

8、。第二，简单的回答：1，辐射测量和光测量的根本区别是什么？2、辐射照度和辐射发射率的区别是什么？3，计算和证明问题：1，证明点光源照度的距离平方反比定律，距离为10倍的两个相同探测器上照度的差异是多少倍？2、可见光波长、频率和光子的能量范围分别是多少？光子能量公式：物体分为导电(导体、绝缘体、半导体)。制造光电设备的主要材料是半导体，电阻率在106103厘米范围内的物质称为导体。电阻率大于1012厘米的物质称为绝缘体。它们之间的物质称为半导体。第2节，半导体物理基础，半导体的电阻温度系数一般为负。它对温度变化很敏感。半导体的导电性受极微量杂质的影响，会发生很显着的变化。半导体的导电性和性质会受

9、到热、光、传记、磁等外部作用的影响，发生非常重要的变化。，1，半导体的特性，2，能量理论，1，原子中电子的能级，能级各杨紫状态所取的晶体能量称为能级。各能级之间的量子状态不存在。“轨道”:电子发生概率最高的部分区域。pauli不兼容原理：在原子或原子构成系统中，两个相同的电子不能属于一个杨紫状态。也就是说，每个能级中最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。电子先填满最低的能级，然后依次向上填满，直到所有电子都填满为止。2，晶体中电子的能量带，能量带：晶体中大量原子聚集在一起，原子之间的距离很近，离原子核很远的外壳重叠，外壳重叠使电子不再局限于原子，也可能转移到相邻原子的相似外壳，从相邻原子转移到更

10、远的原子外壳。这种现象称为电子的共价化。这样，原先处于相同能量状态的电子产生了微小的能量差异，相应的能级扩展扩展带。禁止：在晶体中，电子可以占用的带称为允许带，允许带之间的范围是电子不能占用的，这称为禁止带。充满电子的允许带称为万带，所有能级上没有电子的带称为工科。价带：原子最外层的电子叫价电子，价电子能级对应乐队叫价带。导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。导带的底部能级Ec(或E-)、价带顶部能级Ev(或E)以及Ec和Ev之间的能量间距称为禁止Eg。导体或半导体的传导作用通过传记粒子运动(电流形成)实现，牙齿电流的传导体称为载流子。导体中的载流子是自由电子，半导体的载流子是有负电的电子和

11、有正电荷牙齿的空穴。绝缘体，半导体，金属的波段a)绝缘体b)半导体c)金属，3，半导体的导电机制，半导体两端加电压，然后：如果价带中的电子因外部作用而能够跳跃到感应带，就可以离开价带中的空位，附近能级上的电子在电场作用下跳进牙齿空位。这样，一些电子在原来的热运动中叠加方向运动，形成电流。因为导带中有大量的空能级，在外部电场的作用下，导带电子可以获得足够的能量，在空能级上形成形成电流，所以导带电子可以传导。(威廉莎士比亚，传记，传记，传记，传记，传记，传记)，价电子的运动状态发生变化，它是新能源准尉的条件：能为电子提供足够能量的外部作用，电子飞跃的能量准尉是空的。(阿尔伯特爱因斯坦，Northe

12、rn Exposure(美国电视电视剧)，3，关于乐队理论，正确的是()A，价带允许乐队B，引导乐队C，乐队禁止乐队D，乐队允许乐队4，半导体，错误的是c，多情只在很小的范围内有规则地排列原子，形成小颗粒，晶粒之间有不规则排列的晶粒边界分离。现代固体电子和光电装置大部分是半导体材料，半导体材料大部分是晶体(晶体中原子有序排列，非晶中原子无序排列)。晶体分为单晶和多情。4，半导体的分类，本晶半导体，完全纯，结构完整的半导体称为本晶半导体。没有外部作用和绝对零度，本正半导体的导线就没有电子，价带中没有孔，它就没有导电性。由于半导体的金带宽度小，由于外部的作用，价电子可以诱导跳跃到导带，因此本晶半导

13、体的导带中有电子，价带中有孔，本晶半导体具有导电性。晶体中总是含有缺陷和杂质，但杂质原子的能级和晶体中的其他原子不同，因此其位置可能不在晶体能带范围内。杂质半导体，N型半导体，P型半导体，N型半导体，晶格中任意硅原子混合后，被磷原子取代，5价原子被4个价电子，周围4价原子和共价键，容易发射电子的原子叫施主，施主束缚电子的能量状态叫施主能级ED。ED位于禁止区，更靠近材质的导向底部EC。ED和EC之间的能量差异称为捐赠者电离能。n型半导体由捐赠者控制材料的导电性。p型半导体，晶体中的一个硅原子被硼原子取代，硼原子的3个价电子，周围硅原子中的4个价电子中的4个形成了共价键，8个电子的稳定结构，还缺

14、乏电子。因此，在硅晶体中容易得到电子，形成稳定的结构，在原子外层再制造一个电子，使其成为负离子，在硅晶体中产生空穴。(威廉莎士比亚、硅、硅、硅、硅、硅、硅、硅、硅)一种容易获得电子的原子叫做避主。主获取电子的能量状态被称为主能级EA，也在禁止区。在价带顶部EV附近，EA和EV之间的能量差异称为主电离能。p型半导体由主控制材料传导。N型半导体和P型半导体的比较，掺杂对半导体导电性的影响：半导体的其他掺杂或缺陷在禁区内附加能级，价带中的电子先跳到这些能级上，然后跳到诱导台，比电子直接跳到价带诱导台容易得多。因此，虽然只有少量杂质，但在传导带的电子和价带中，空穴的数量会发生很大变化，对半导体的电导率

15、产生很大影响。(David assell，Northern Exposure(美国电视电视剧)，(A)本晶半导体(b)N型半导体(c)P型半导体，3，热平衡载流子，L如果在一定温度下没有其他外部作用，半导体中的自由电子和孔就会发热电子从不断振动的晶体中获得一定的能量，从价带跳跃到诱导带，形成自由电子，同时在价带中出现自由空穴。在热刺激的同时，电子从高能杨紫状态转移到低能杨紫状态，向晶格释放能量，这就是载流子复合体。在特定温度下，刺激和合成的两个过程形成了一种叫做热平衡状态的平衡，在牙齿点载流子热平衡载流子，其浓度为稳定值。根据杨紫理论和保利不相容原理，能量分布服从费米统计分布规律。在特定温度下，在热平衡状态下能量为E的能量状态被电子占据的概率是费米-狄拉克函数，即L热平衡时半导体的自由载流子浓度是两个参数，即能量带中能量状态(或能级)的分布，第二是这种能量状态下的每个能量状态被电子占据的概率。f(E):费米分布函数，能量E的概率函数K:玻尔兹曼常量，1.3810-23J/K T:绝对温度EF:费米能级(绝对零度时电子的最大能级)，费米狄拉克函数曲线，E=；同一价带中的大部分空穴位于价带顶部EV附近。EF是表示电子占能级E的概率的“尺度”，定性地表示传导带中电子或价带中的空穴量。室温下，EF根据材料的掺杂程度变化。对于本晶半导体EF (EC EV )/2，通常禁止