半导体光电检测.docx

1、简述半导体激光器的工作原理，它有哪些特点？对工作电源有什么要求？ 半导体激光器工作原理是激励方式。利用半导体物质，即利 用电子在能带间跃迁发光。用半导体晶体的解理面形成两个 平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反应、 产生光的辐射放大，输出激光。半导体激光器优点是体积小 、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等半导体激光器电源的选择非常重要，要考虑电源的功率、平安 保护、生产厂家等等2、光电检测系统通常由哪三局部组成，并简述其基本功能光学变换：利用光学原件，光学系统，光学效应，如：“反 射，干涉，吸收，衍射，偏振，”使光束上携带被测对象的 的特征信息，形成待检测的光信号（将被测量转换为光参量光电变换：将光信号转化为电信号，将信息变为能够驱动电 路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）。电路处理：采用不同的电路对电信号进行处理，放大，滤波 调制，AD/DA,微机与接口，控制。光电倍增管的供电电路分为负高压供电和正高压供电，说明 两种电路各有什么特点？ 采用阳极接地，负高压供电。这样阳极输出不需要隔直电容 ,可以直流输出，一般阳极分布参数也较小。可是在这种情 况下，必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至 少要有1020mm,否那么由于屏蔽筒的影响，可能相当大地增 加阳极暗电流和噪声。如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩，并将它连接到阴极电位上，那么要注意平安。采用正高压电源就失去了采用负高压电源的优点，这时在阳 极上需接上耐高压、噪声小的隔直电容，因此只能得到交变 信号输出。可是，它可获得比拟低和稳定的暗电流和噪声。4、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么要把光敏电阻制造成蛇形？ 在微弱辐射下，光电导材料的光电灵敏度是定值，光电流与 入射通 量成正比，即保持线性关系。因为产生高增益系数的光敏电阻电极 间距需很小（即tdr小），同时光敏电阻集光面积如果太小而不实 用，因此把光敏电阻制造成蛇形，既增大了受光面积，又减 小了极 间距。6、说明光子效应和光热效应各自特点。1 .光子效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用 的一类光电效应。探测器吸收光子后，直接引起原子或分子 的内部电子状态的改变。光子能量的大小，直接影响内部电 子状态的改变。特点：光子效应对光波频率表现出选择性，响应速度一般比拟快。2,光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能 量，引起探测元件温度上升，温度上升的结果又使探测元件 的电学性质或其他物理性质发生变化。特点：原那么上对光波频率没有选择性，响应速度一般比拟慢7、雪崩光电二极管的工作原理。雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压，在PN结内部形成 一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不 断被加速而获得很高的能量。这些高能量的电子或空穴在运 动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离, 产生新的电子空穴对。新的电子空穴对受到同样加速运动, 又与原子碰撞电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对 O如此重复，使载流子和反向光生电流迅速增大，这个物理 过程称为雪崩倍增效应。雪崩过程倍增了一次光生电流，因 此，在雪崩光电二极管内部就产生了放大作用。8、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在哪种偏置状态？为 什么？因为pn结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着 电压指数级在增加，所以有光照时，光电效应不明显。结必须 在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产生，这是因为pn结在 反偏电压下产生的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光生电流 就会明 显增加。9、简述光电检倍增管的结构组成和工作原理光电倍增管主要由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、电 子倍增系统、和阳极5局部组成。1、光照射到阴极转换成电 子，出射到下一电极。2、电子撞到下一电极，倍增，更多 的电子出射，直奔下一电极。3、经过假设干次倍增，到达阳 极，形成信号电流。光电效应包括哪些，并分别对其进行简要解释。光电效应光电效应可分为外光电效应和内光电效应两天类。外光由效应是指受到光辐射的作用后，产生电子发射的现象 内光电效廨是指受到光照射的物质内部电子能量状态产生 变化，但不存在外表发射电子的现象。