光电技术复习资料.pdf

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1、 word 文档 可自由复制编辑 “光电技术”复习资料 一、回答问题：1、何谓光源的色温？辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。2、费米能级的物理意义是什么？在绝对零度，电子占据费米能级fE以下的能级，而fE以上的能级是空的，不被电子占据。温度高于绝对零度时，费米能级的电子占据率为 50%，比费米能级能量高得愈多的能级，电子的占据概率愈小。3、写出辐射度量学的基本物理量，并说明它们的定义。辐射能：以辐射的形式发射、传播或接受的能量。辐射通量：以辐射形式发射、传播或接受的功率。辐射强度：在给定方向上的单位立体角内，离开点辐射源的辐射通量。辐射出

2、射度：面辐射源表面单位面积上发射的辐射通量。辐射照度：接受面上单位面积所照射的辐射通量。辐射亮度：辐射源表面一点处的面元在给定方向上的辐射强度除以该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。光谱辐射量：辐射源发出的光在波长 处的单位波长间隔内的辐射物理量。4、写出光度学系统的基本物理量，并说明它们的定义。光量：以可见光的形式发射、传播或接受的光的多少的量度。光通量：单位时间内，以可见光的形式发射、传播或接受的光量。光强度：在给定方向上的单位立体角内，离开点光源的光通量。光出射度：面光源表面单位面积上发射的光通量。光照度：接受面上单位面积所照射的光通量。光亮度：辐射源表面一点处的面元在给定方向上的

3、光强度除以该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。5、什么是光谱光视效率（视见函数）？国际照明委员会根据对许多人的大量观察结果，确定了人眼对各种波长光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”光谱光视效率或光视见函数。光谱光视效率分明视觉光谱光视效率（光强度大于 3 坎德拉）和暗视觉光谱光视效率（光强度小于 0.001 坎德拉），分别用)(V和)(V表示。一般来说，光度学量和对应的辐射度量学量之间有如下关系：dVKemv)()(78.039.0 word 文档 可自由复制编辑 式中v是光度学量，e是对应的辐射度量学量。mK等于 683 Lm/W，称为明视觉最大光谱光视效能，它表示人眼对波长为

4、555 nm 的光辐射所产生的视觉刺激值。积分上下限表示该积分从 0.39 nm 到 0.78 nm 之间进行。6、发光强度的单位坎德拉，是国际单位制中七个基本单位之一。给出它的科学含义及操作性定义。它相当于 1lm 的光通量均匀照射在1 面积上所产生的光照度 科学定义：光源发出频率为 5401012Hz 的单色辐射，在给定方向上的辐射强度为 1/683W Sr-1时，在该方向上发光强度为 1cd。操作性定义：在 101325 牛顿/平方米的压力下，处于铂凝固点温度（2024K）的绝对黑体的 1/600000平方米表面沿法线方向的发光强度为 1 坎德拉（其亮度为 60 熙提，1 熙提=1 烛光

5、/厘米）。7、什么是朗伯辐射体？在任意发射方向上辐射亮度不变的表面，即对任何 角Le为恒定值（理想辐射表面）。朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度与该方向和表面法线之间夹角的余弦成正比。c o s0II 8、写出黑体辐射的基尔霍夫定律。所有物体的光谱辐射出射度与吸收比的比值是相同的，并等于绝对黑体的光谱辐射出射度),(TMeb。9、说明维恩位移定律、斯蒂芬玻尔兹曼定律与普朗克黑体辐射公式之间的关系。普朗克黑体辐射公式：)1(4),(/53kThcebehcTM )1(4),(/3kThebehTM（一）维恩位移定律 令：0),(dTdMeb，得：2897Tmm K。这就是维恩位移定律。（二）斯蒂芬

6、玻尔兹曼定律 40),(TdTMMebeb 式中，21067.5W cm-2 K-4 10、写出光源的基本特性参数。（1）辐射效率和发光效率（2）光谱功率分布（3）空间光强分布 word 文档 可自由复制编辑（4）光源的色温（5）光源的颜色 11、光电探测器常用的光源有哪些？热辐射光源：太阳；白炽灯，卤钨灯；黑体辐射器（模拟黑体，动物活体）。气体放电光源：汞灯，钠灯，氙灯，荧光灯等。固体发光光源：场致发光灯，发光二极管等。激光器：气体激光器，固体激光器，染料激光器，半导体激光器等。12、画出发光二极管的结构图并说明其工作原理。发光二极管的基本结构是半导体 P-N结。工作原理：n 型半导体中多数

7、载流子是电子，p 型半导体中多数载流子是空穴。P-N 结未加电压时构成一定势垒。加正向偏压时，内电场减弱，p 区空穴和 n 区电子向对方区域的扩散运动相对加强，构成少数载流子的注入，从而 p-n 结附近产生导带电子和价带空穴的复合，复合中产生的与材料性质有关的能量将以热能和光能的形式释放。以光能形式释放的能量就构成了发光二极管的光辐射。13、说明发光二极管的基本特性参数有哪些。（1）量子效率：1）内发光效率：PN 结产生的光子数与通过器件的电子数的比例。2）外发光效率：发射出来的光子数与通过器件的电子数的比例。（2）发光强度的空间分布：（3）发光强度与电流关系：电压低于开启电压时，没有电流，也

8、不发光。电压高于开启电压时显示出欧姆导通性。在额定电流范围内，发光强度与通过的电流成正比。（4）光谱特性：发射功率随光波波长（或频率）的变化关系。（5）响应时间：从注入电流到发光二极管稳定发光或停止电流到发光二极管熄灭所用的时间。表达了发光二极管的频率特性。（6）寿命：亮度随时间的增加而减小。当亮度减小到初始值的 e-1时所延续的时间。14、说明半导体激光器的工作原理及特性参数 半导体 P-N 结是激活介质，两个与结面垂直的晶体边界构成谐振腔，当 P-N 结正向导通时，可激发激光，阈值电流产生激光输出所需最小注入电流。工作电压、电流，发光功率，发光功率的空间分布，光谱范围与峰值波长，电流阈值，

9、频率特性，寿命等。15、场致发光有哪三种形态？各有什么特点？第三章 16、简述光电导效应。材料受到辐射后，电导率发生变化 17、简述 PN 结光伏效应（分正偏、反偏、零偏三种情况）。是一种内光电效应，当光子产生时，能产生一个光生电动势，基于两种材料相接触形SiO2 铝电极 背电极 P N 题 12 图发光二极管的结构 word 文档 可自由复制编辑 成的内建势垒，光子激发的光生载流子被内建电场扫向势垒两面三刀边，从而形成光生电动势。18、简述光电发射效应（分金属与半导体两种情况）。当光照射物质时，若入射光子能量 h 足够大，它和物质中的电子相互作用，使电子吸收光子的能量而逸出物质表面。（1）第

10、一定律：当入射辐射的光谱分布不变时，饱和光电流与入射的辐射量 成正比。（2）第二定律：发射的光子最大动能随入射光子频率的增加而线性的增加，与入射光强度无关。19、什么是负电子亲合势，它的工作原理、主要用途及优缺点。如果给半导体的表面做特殊处理，使表面区域能带弯曲，真空能级降到导带之下，从而使有效的电子亲和势为负值，经过这种特殊处理的阴极称作负电子亲和势光电阴极。特点：1）量子效率高 2）光谱响应延伸到红外 3）热电子发射小 4）光电子的能量集中 20、探测器噪声主要有哪几种？（1）热噪声：载流子在一定温度下做无规则热运动，载流子热运动引起的电流起伏或电压起伏。（2）复合噪声：载流子产生复合瞬间

11、有起伏。（3）散粒噪声：随机起伏所形成的噪声。（4）1/F噪声：噪声功率谱与频率与反比。主要由于材料表面态和内部缺陷引起电子散射而产生。（5）温度噪声：由于器件本身吸收和传导的热交换，引起的温度起伏。21、写出电阻热噪声的电压、电流、功率表达式。22、何谓等效噪声带宽？若光电系统中的放大器或网络的功率增益为 A(f),功率增益的最大值为 Am，则噪声带宽为01()mfA f dfA 。.23、何谓等效噪声功率？何谓探测率？何谓归一化等效噪声功率？如果入射到探测器的辐通量按某一频率变化，当探测器输出信号电流Is 等于噪声均方根电流时，所对应的入射辐通量 e称为等效噪声功率 NEP。等效噪声功率

12、NEP的倒数为探测率 D。NEP常与探测器面积dA和测量系统带宽f的乘积的平方根成正比。为比较探测器性能，需除去dA和f的影响，用归一化参数表示。word 文档 可自由复制编辑 fADDd 24、何谓“白噪声”？何谓“f1噪声”？要降低电阻的热噪声应采取什么措施？功率谱大小与频率 无关的噪声,通常称为白噪声。功率谱与 1/f 成正比的噪声为 1/f噪声。为了降低热噪声通常将探测器进行深度致冷以及减小通带宽度。25、说明光电导器件、PN 结光电器件和光电发射器件的禁带宽度和截止波长之间的关系。第四章 26、常用的光电阴极有哪些？各有何特点？（1）银氧铯 Ag-O-Cs光电阴极（2）单碱锑化物光电

13、阴极，在可见短波区和近紫外区响应率最高 （3）多碱锑化物光电阴极，耐高温（4）紫外光电阴极：只对探测的紫外信号灵敏（5）负电子亲和势光电阴极：量子效率高，光谱响应延伸到红外，势电子发射小，光电子能量集中 27、简述光电倍增管的工作原理。光电倍增管工作原理：1）光子透过入射窗口入射在光电阴极K 上。2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1 上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。4）经过倍增后的二次电子由阳极 P 收集起来，形成阳极光电流，在负载 RL上产生信号电压。28

14、、光电倍增管的特性参数？灵敏度、增益、暗电流、噪声、伏安特性、线性、漂移与滞后、时间响应、温度特性、磁场特性与空间均匀性等。29、实践中，我们采取什么措施以降低光电倍增管的暗电流与噪声？减少暗电流的方法：1）直流补偿 2）选频和锁相放大 3）制冷 4）电磁屏蔽法 5）磁场散焦法 30、实践中，我们采取什么措施以保证光电倍增管的线性与增益稳定性？31、光电倍增管中的倍增极有哪几种结构？主要特点各是什么？32、端窗式光电倍增管的光电阴极做成球面有何优点？word 文档 可自由复制编辑 33、解释光电导增益。光电导增益是表征光敏电阻特性的一个重要参数，它表示长度为 L 的光电导体两端加上电压后，由光

15、照产生的光生载流子在电场作用下所形成的外部光电流与光电子形成的内部电流之间的比值。34、什么是前历效应？它对我们的测量工作有何影响？第五章 35、说明光敏电阻的几种基本偏置电路。36、为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应？他们应工作在哪种偏置状态？1）当其工作于零偏置的开路状态时，将产生光生伏特效应。这种工作原理称为光伏工作模式。2）若其工作在反偏置状态，无光照时，电阻很大，电流很小；有光照时电阻变小，电流变大。且流过的电流随照度变化而变化。这就是光电导工作模式。3）工作在正偏置状态时，正向导通电流很大，远远大于由于光照而产生的光电流，我们感受不到光电流。所以，结型光电器件应工作在

16、零偏置或反偏置偏置状态。第六章 37、如果硅光电池的负载是LR，画出它的等效电路图，写出流过负载LR的电流方程及OCV、SCI的表达式，说明其含义（图中标出电流方向）。流过负载的电流方程 00exp(/)1exp(/)1LpDpEIIIIIqv kTS EIqv kT 当光电池开路时 IL=0 时，其开路电压为 word 文档 可自由复制编辑 0ln(1)pocIkTVqI 当 RL=0 时所得的电流为光电池短路电流为scpEIIS E。38、硅光电池的开路电压为OCV，当照度增大到一定值后，为什么不再随入射照明的增加而增大，只是接近 0.6V？在同一照度下，为什么加负载后输出电压总是小于开路

17、电压？当电压接近 0.6V，PN 结结电压为 0.6V 内建电场与光生电场将形成动态平衡，光生载流子将不再受内建电场作用。根据硅光电池的等效电路可以知道,硅光电池有一个等效结电阻其阻值很大,但是如果并联一个负载后会导致等效电阻下降,因此加负载后电阻总是小于开路电压。39、硅光电池的开路电压OCV为何随温度上升而下降？硅光电池的开路电压为 0ln(1)pocIkTVqI，当温度上升时 PN 结两端少数载流子浓度上升导致反向饱和电流增大，因此开路电压下降。40、硅光电池的负载取何值时输出功率最大？如何确定？在什么条件下可将它看做恒压源使用？当负载取最佳阻值时，输出功率最大。其大小为/MocscRV

18、I 41、ZDU型光电二极管设环极的目的是什么？画出正确的线路图。使用时环极不接是否可用？为什么？word 文档 可自由复制编辑 为了减少 SiO2 中少量正离子的静电感应所产生的表面漏电流。不可以不接，在接电源的时候，使环极电位始终高于前级的电位，使极大部分的表面漏电流从环极流向后极。42、一维光电位置探测器是如何测量光点位置的？写出测量方程。如图所示为一个 PIN 型 PSD，包含三层，上面为 p 层，下面为 n 层，中间为 i 层，它们全被制作在同一硅片上，p 层不仅为光敏层，而且还是一个均匀的电阻层。当入射光照射到 PSD 的光敏层上，在入射位置上就产生了与光能成比例的电荷，此电荷作为

19、光电流由电极输出。由于 p 层的电阻是均匀的，所以由电极 1 和电极 2 输出的电流分别与光点的各电极的距离成反比。设电极 1 和电极 2 输出的光电流分别为 I1和 I2，则电极 3 上的电流为总电流 I0。因此位置为 2121AIIxLII。43、说明 PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。并说明为什么它们的频率特性比普通光电二极管好？1)PIN光电二极管工作原理：无光照时，若给 p-n 结加一个适当的反向电压，则反向电压加强了内建电场，使 p-n 结空间电荷区拉宽，势垒增大，流过 PN 结的反向饱和电流很小，反向电流是由少数载流子的漂移运动形成的。当有光照时，满足条件 hvEg

20、时，则在结区产生的光生载流子将被内建电场拉开，光生 word 文档 可自由复制编辑 电子被拉向 n 区，光生空穴被拉向 p 区，于是在外加电场的作用下形成了以少数载流子漂移运动为主的光电流。光照越强，产生的光生载流子越多，光电流越大。特点：p-n 结内电场基本上集中在 层中，使 p-n 结的结间间距拉大，结电容变小，则频率响应快，量子效率高，灵敏度高，长波响应率大。特点：内部增益高；耗尽区宽，能吸收大多数光子，因此量子效率高。响应速度快，噪声低。44、雪崩光电二极管的保护环起什么作用？要保证载流子在整个光敏区均匀倍增，必须采用掺杂浓度均匀并且缺陷少的衬底材料，同时在结构上采用“保护环”，其作用

21、是增加高阻区宽度，减小表面漏电流避免边缘过早击穿，所以有保护环的APD 有时也为保护环雪崩光电二极管。45、达通型雪崩光电二极管结构上有什么特点？使用这种结构的优点是什么？把耗尽层分高电场倍增区和低电场漂移区,.当光照射时,漂移区产生的光生载流子在电场中漂移到高电场区,发生雪崩倍增,从而得到较高的内部增益,耗尽区很宽,能吸收大多数光子,因此量子效率也高,另外达通型雪崩光电二极管还具有更高的响应速度和更低的噪声.46、什么是半导体色敏器件，它是依据什么原理来工作的？半导体色敏器件是根据人眼视觉的三色原理，利用结深不同的p-n结光电二极管对各种波长的光谱灵敏度的差别，实现对光源或物体的颜色测量 半

22、导体色敏器件的工作原理：由在同一块硅片上制造两个深浅不同的 p-n结构成（浅结为 PD1，它对波长短的光电灵敏度高，PD2为深结，它对波长长的光电灵敏度高），这种结构又称为双结光电二极管，通过测量单色光的波长，或者测量光谱功率分布与黑体辐射相接近的光源色温来确定颜色，当用双结光电二极管作颜色测量时，一般是测出此器件中两个硅光电二极管的短路电流比与入射光波长的关系，每一种波长的光都对应于一短路电流比值，再根据短路电流比值的不同来判断入射光的波长以达到识别颜色的目的。47、什么是光电耦合器件？它分为哪两类，特点是什么？各有何用途？光电耦合器件是发光期间与光接收期间组合的一种期件,它是以广作媒介把输

23、入端的电信号耦合到输出端,因此也称为光耦合器.光电耦合器件可以分为两类:一类为光电隔离器,它的功是在电路之间传送信息,以便实现电路间的电气隔离和消除噪声影响.另一类称为光传感器.是一种固体传感器主要用以检测物体的位置或检测物体有无的状态.48、光电二极管的基本特性有哪些？（量子效率，光照特性，伏安特性，温度特性，频率特性）第八章 49、光电耦合器件的基本特性有哪些？（隔离性、电流传输比、频率特性、输入输出电特性、输入输出绝缘特性）光电耦合器件的基本特性：（1）隔离特性（2）电流传输比（3）频率特性（4）增益（5）等效背景照度（6）分辨率 50、说明象管的主要结构和特性参量（光谱响应特性与光谱匹

24、配特性、增益、等效背景照度、分辨率）。word 文档 可自由复制编辑 51、常用象增强器有哪几种，各有何特点？52、说明象管、摄像管的工作原理和特点、用途。53、说明 CCD 的电荷存储与移动（耦合）原理。54、说明 CCD 的特性参数（电荷转移效率、工作频率、电荷存储容量、噪声）。55、CCD器件为什么必须在动态下工作？其驱动脉冲上下限受到哪些条件的限制？应如何估算？CCD器件是在栅极电压 VG Vth(阀值电压)，但尚未出现反型层时工作的。只有当栅极电压刚加上去的瞬间，耗尽区的宽度 XD特别宽，即势阱最深，能贮存电荷的可能性最大。随着时间增加，耗尽区变窄，势阱变浅，贮存电荷的可能性变小。当

25、 t 大于弛豫时间 T 时，势阱被热激发的电子填满而形成反型层，势阱消失，不能贮存新电荷。则 CCD贮存有用信号电荷的时间必须小于热激发电子的存贮时间。则 CCD必须工作在动态（非稳态）。CCD器件的驱动脉冲下限受少数载流子寿命的影响，驱动脉冲下限受达到转移效率所需转移时间 t2的影响。驱动脉冲工作上限 驱动脉冲工作下限 56、简述光电二极管的电荷存储工作原理。它与连续工作方式相比有什么特点？(1)准备偏置电源通过负载向光电二极管充电(2)曝光过程,由于光电流和俄暗电流的存在,结电容将缓慢放电。(3)光电二级管的信号经过时间 Ts 后，再闭合开关 K。通过再次通过负载电阻向结电容充电。再充电电

26、流在负载电阻上的压降 VR就是输出的光电信号。在电荷存储工作方式下，光电二极管可以获得很高的灵敏度。通过调整积分时间Ts 的长短，还可以改变器件的灵敏度，以适应不同强度入射光信号的检测。57、自扫描光电二极管列阵SSPD由哪几部分组成，画出其电路框图，并简述其工作原理。58、SSPD中产生开关噪声的原因是什么?怎样才能减少开关噪声？59、比较 SSPD与 CCD的主要优缺点。60、什么是热探测器？它与其它光电器件相比具有哪些特性？word 文档 可自由复制编辑 61、已知一热探测器的热时间常数为t，热容tC，热导tG，求当调制辐射频率 f 变化时，探测器温升的相对变化规律。62、热电偶或热电堆

27、探测红外辐射时开路和闭路情况热端温升是否相同？说明之。63、热释电效应应如何理解？为什么热释电效应只能探测调制辐射？64、用什么措施来降低热探测器和光子探测器的背景限？65、edgTCH（汞镉碲）探测器为什么能改变其峰值波长？为什么峰值波长越长，要求工作温度越低？66、常用的热探测器有哪几种？都是用什么原理工作的？（1）、热敏电阻与测辐射热计；（2）、热电偶与热电堆；（3）、热释电器件；（4）、高莱管。67、常用的光子探测器有哪几种？都是利用什么原理工作的？68、哪些光电器件应工作于平衡态？哪些光电器件只能在非平衡态下工作？为什么？69、列出你所知道的所有的光电探测器件，并将它们按探测原理进行

28、分类。70、什么是驰豫过程，光电驰豫过程的长短用什么来描述？驰豫过程对光电器件的什么特性影响最大？一个系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的中间变化过程称为驰豫过程。光电驰豫过程的长短用时间常数来描述，它表示广电系统的参数从开始值到最终变化值的11e=0.63 倍时所用的时间。驰豫过程对光电器件的频率特性影响最大。71、常用的光电材料都是半导体材料，为什么？光电灵敏度与半导体材料的什么特性有关？72、接触电势差由什么决定？能否由电压表（或静电电位计）加以测量？73、PN 结电容由什么决定？写出 PN 结电容方程。74、写出光照下 PN 结的电流方程。75、为什么光电阴极一般都用 P 型半导体作为

29、基底材料制作？word 文档 可自由复制编辑 76、为什么研究半导体光电发射时使用亲和势的概念，而不用电子溢出功？对于负电子亲和势材料来说，电子受到光激发后还会从 P 型硅漂移到氧化铯再溢出。77、什么叫热电子和冷电子？为什么说负电子亲和势光电材料主要靠冷电子发射？78、简述温差电偶的工作原理。79、明视觉最大光谱光视效能及其物理意义。80、为了减小背景光和杂散光的影响，需对进入光电接收系统的光进行滤波。试说明对入射光进行空间滤波和光谱滤波的基本方法和作用。一、空间滤波的基本方法和作用（1）如果信号光的输入空间角有一定的大小，如远处的点光源，可以给接受光学系统加遮光罩、减小视场光阑、减小通光孔

30、径的方法，压缩进入光学系统的空间立体角。（2）当信号光源有一定的空间形状时，我们可以利用透镜的傅立叶变换，在其频谱面上设置空间滤波器，只让信号光源的特定空间频谱通过，而将其他空间频谱挡住，就能将背景光几乎全部滤除。（3）给接受光学系统加消杂光光阑，可以最大限度的消除杂光的干扰。二、光谱滤波的基本方法和作用 81、为了提高光电接收系统的信噪比，我们学习过哪些方法用来压制噪声？82、你学过哪几种光电信号调制方法？各是用什么原理、方法进行调制的？内调制：调幅、调频、调相、调宽、光学编码等；外调制：调制盘、电光调制、声光调制、莫阿条纹调制、液晶光阀调制等。83、说明对光源选择的基本要求。84、简述用锁

31、相环电路进行微弱信号检测的工作原理。85、简述用取样积分电路进行微弱信号检测的工作原理。86、说明前置放大器的主要作用。(1)、对微弱的光电信号进行初步放大；（2）、使光电转换器件输出的信号实现形式转换（如电流信号转换为电压信号，电压信号转换为电流信号等），以最大程度地减小信号传输过程中的噪声，使后级电路能够有效地放大信号。（3）、使光电转换器件和后级放大电路实现阻抗匹配。87、光电技术中的光学系统主要由哪几部分组成？各起什么作用？二、选择题 1、关于人眼的光谱光视效率，以下说法正确的是：（D）（A）对各种波长的入射光，只要它们的光谱辐射通量相等，则人眼感到的主观亮度相等；word 文档 可自

32、由复制编辑（B）光源的亮度对人眼的光谱光视效率没有影响；（C）对波长为 840 nm 的入射光，人眼亮视觉的光谱光视效率小于人眼暗视觉的光谱光视效率；（D）对波长为 589 nm 的入射光，人眼亮视觉的光谱光视效率大于人眼暗视觉的光谱光视效率。2、关于朗伯体的说法中，正确的是：（C）（A）对各种波长的光，朗伯体的散射率都是一样的；（B）对于沿正法线方向入射的光，散射光的光强度与散射方向和法线方向的夹角的余弦成正比；（C）对于沿任意方向入射的光，散射光的光强度均与散射方向和法线方向的夹角的余弦成正比；（D）对于沿任意方向入射的光，散射光的亮度均与散射方向和法线方向的夹角的余弦成正比。3、在光电技

33、术中，对光源的主要要求有：（D）（A）发光强度要大，发光效率要高；（B）光辐射通量要大，光源稳定性要好；（C）光源方向性好，便于调制；（D）光源的光谱功率分布应与光电探测器件光谱响应相匹配。4、关于光电倍增管，下列说法正确的是：（B）（A）光电倍增管主要由光电阴极、电子光学系统、电子倍增极、阳极、电源等组成；（B）电子光学系统的作用是使光电阴极发射的光电子尽可能多的汇集到第一倍增极，并使光电子的渡越时间尽可能相等；（C）光电倍增管的增益由外加的总电压决定，与阳极电压无关；（D）阴极灵敏度由阴极材料决定，与窗口材料无关。5、设某光电倍增管的阴极灵敏度为 10 mA/W，各级电子收集率均为 1，二

34、次电子发射系数均为 2，共有 19 级电子倍增。如入射光辐射通量是10105.2W，则阳极电流是：（A）（A）6103.1A （B）6102.5A（C）6102.5mA （D）6103.1mA 6、光电探测器的主要噪声有：（C）（A）热噪声，白噪声，产生复合噪声；（B）热噪声，白噪声，产生复合噪声；1/f 噪声；（C）热噪声，散粒噪声，产生复合噪声，1/f 噪声，温度噪声；（D）热噪声，散粒噪声，1/f 噪声，温度噪声。7、半导体 PN 结受到光照时，在外电路中产生的电流为：（C）（A）kTqVeIIIP0 （B）kTqVeIIIP0 （C）)1(0kTqVeIIIP （D）)1(0kTqVe

35、IIIP 8、对半导体光电导器件，以下说法中正确的是：(C)（A）光电导器件只能测量交变光照，不需要加偏压即可工作；（B）光电导器件只能测量稳定的光照，必须加偏压才能工作；word 文档 可自由复制编辑 （C）光电导器件可以测量交变光照，必须加偏压才能工作；（D）光电导器件只能测量稳定的光照，不需要加偏压即可工作；9、对热释电器件，以下说法中正确的是：(A)（A）热释电器件只能测量交变光照，不加偏压即可工作；（B）热释电器件只能测量交变光照，必须加偏压才能工作；（C）热释电器件可以测量稳定的光照，不加偏压即可工作；（D）热释电器件只能测量稳定的光照，必须加偏压才能工作；10、热敏电阻与入射光的

36、关系有：（D）（A）其响应取决于入射光辐射通量，与光照度无关；（B）其响应取决于光照度，与入射光辐射通量无关；（C）其响应取决于光照度，与入射光波长无关；（D）其响应取决于入射光辐射通量，与入射光波长无关。11、光敏电阻与入射光的关系有：（A）（A）其响应取决于入射光辐射通量，与光照度无关；（B）其响应取决于光照度，与入射光辐射通量无关；（C）其响应取决于光照度，与入射光波长无关；（D）其响应取决于入射光辐射通量，与入射光波长无关。12、常用的快速光电探测器件有：（B）（A）光敏电阻，光电池，光电二极管等；（B）PIN 光电二极管，雪崩光电二极管，光电倍增管等；（C）热敏电阻，热释电器件，光电

37、倍增管等；（D）CCD，热释电器件，光电倍增管等 13、某光电子发射器件的量子效率是 0.6，如入射光波长是 555nm，则其光照灵敏度是：（C）（A）0.22A/lm （B）0.22A/W （C）0.33mA/lm （D）0.33mA/W 14、在 1000 lx 的光照下，某光电池的开路电压是 0.56 伏，短路电流是 0.28 毫安。若要使用此光电池测量从几百到几千勒克斯的光照度，则关于其负载电阻最合适的说法是：（C）（A）LR2000 （B）LR1000 （C）LR1400 （D）LR600 15、一个三相 CCD，其材料中少数载流子寿命为，极间转移时间为2t，则其工作频率应满足：（A

38、）（A）Lf31；hf231t （B）Lf51；hf251t （C）Lf1；hf21t （D）Lf31；hf251t 16、关于半导体光伏器件，以下说法正确的是：（D）（A）光电二极管通常工作在其伏安特性曲线的第一象限；（B）光电二极管通常工作在其伏安特性曲线的第四象限 word 文档 可自由复制编辑 （C）光电池通常工作在其伏安特性曲线的第一象限；（D）光电池通常工作在其伏安特性曲线的第四象限；17、减小光电二极管时间常数的基本方法是：（D）（A）减小光电二极管的接受光的区域的面积；（B）减小光电二极管的 PN 结的厚度；（C）减小后级电路的负载电阻的阻值；（D）给光电二极管加较大的反向偏置

39、电压。18、关于电阻的热噪声，以下说法正确的是：（C）（A）热噪声只与电阻的温度有关，与电阻的阻值无关；（B）热噪声电流的表示式是：fRkTin42；（C）热噪声电压的表示式是：fRkTun 42；（D）热噪声功率的表示式是：fkTPn42；19、在光电技术中使用的探测器经常需要在低温下工作，这是为了：（C）（A）减小电路中温度噪声的影响；（B）减小电路中f/1噪声的影响；（C）减小电阻热噪声的影响；（D）减小电路中产生-复合噪声的影响。20、提高一个光电探测器的探测率最有效的方法是：（A）（A）降低光电探测器的温度，减小电路系统的通频带宽度；（B）降低光电探测器的温度，减小电路系统的等效电阻

40、；（C）提高光电探测器的温度，增大电路系统的通频带宽度；（D）提高光电探测器的温度，增大电路系统的等效电阻；21、使用经过致冷的光电探测器，可以使：（C）（A）光电探测器中的电子的速度减小；（B）光电探测器中的电阻的阻值减小；（C）光电探测器中的电阻的热噪声减小；（D）光电探测器的通频带的宽度减小。22、在以下各种说法中，正确的是：（D）（A）CCD 是通过势阱存储电荷的，但不能通过势阱变化把电荷转移出去；（B）CCD 是通过 P-N 结存储电荷的，可以通过势阱变化把电荷转移出去；（C）光电二极管可以通过 P-N 结存储电荷，可以通过势阱变化把电荷转移出去；（D）光电二极管可以通过 P-N 结

41、存储电荷，可以通过曝光的办法把电荷泄放掉。23、在以下各种说法中，正确的是：（D）（A）光电位置传感器是通过光伏效应来测量的，不能同时测量光点的位置和强度；（B）光电位置传感器是通过光电导效应来测量的，不能同时测量光点的大小和强度；（C）光电位置传感器是通过光伏效应来测量的，可以同时测量光点的大小和强度；（D）光电位置传感器是通过光电导效应来测量的，可以同时测量光点的位置和强度；word 文档 可自由复制编辑 24、使用热电偶测量光照的优点是：（A）（A）输出电压与光的波长无关；（B）输出电流与波的强度无关；（C）输出功率与波的强度成正比；（D）测量噪声与背景光强无关。25、某光电二极管加反向

42、偏置电压，如以脉冲光照明，则从光照时刻算起，电流变化的规律为：（C）（A）0ISI （B）0ISI （C）0)1(IeSIt （D）0IeSIt 26、在内光电效应材料中：（D）（A）入射光波长越长，光吸收系数越大，量子效率越高；（B）入射光波长越长，光吸收系数越小，量子效率越低；（C）入射光波长越短，光吸收系数越大，量子效率越高；（D）随着入射光波长由长变短，光吸收系数越来越大，但量子效率则由低到高后，又随波长变短而越来越低；27、在光电导材料中，从材料突然受到光照到稳定状态，光电流的变化是 （B）（A）/0tPPeII （B）)1(/0tPPeII （C）)1(/0tPPeII （D）)1

43、(/0tPPeII 28、下列各物体哪个是绝对黑体：（B）(A)不辐射任何光线的物体 (B)不能反射任何光线的物体 (C)不能反射可见光的物体 (D)不辐射可见光的物体 二、计算题：1、设受光表面的光照度为 100lx，能量反射系数 0.6，求该表面的光出射度和光亮度（假定该表面为朗伯辐射体）。（cosdSdILvv）解：设受光表面光谱反射率相同，则每单位表面反射的光通量为 601006.0入反Lm/m2 这也就是该表面的光出射度 Mv。对朗伯辐射体，其光亮度vL与方向无关，沿任意方向（与法线方向成角）的发光强度I与法线方向发光强度0I之间的关系为 c o s0II 每单位面积辐射出的光通量除

44、以即为其光亮度：word 文档 可自由复制编辑 1.1914.360cos10vSvvvdSdIdSdIL Cd/m2sr 附：朗伯体法向发光强度I0与光通量v的关系 由定义，发光强度ddIv，所以在立体角d内的光通量：ddIIddvsincos0 在半球面内的光通量 2002/00sincosIddIv 2、计算电子占据比FE高 2KT、10KT 的能级的几率和空穴占据比FE低 2KT、10KT 能级的几率。解：能量为 E 的能级被电子占据的概率为 )ex p(11)(kTEEEfFn E 比 Ef高 2kT 时，电子占据比：1192.011)2exp(112ekTkTfe E 比 Ef高

45、10kT 时，电子占据比：5101054.411efe E 比 Ef低 2kT 时，空穴占据比：1192.011)exp(112ekTEEffp E 比 Ef低 10kT 时，空穴占据比：5101054.411efp 3、设 NSi 中310105.1cmni，掺杂浓度31610cmND，少子寿命s10。如果由于外界作用，少子浓度 P0（加大反向偏压时的 PN 结附近就是这种情况），问这时电子一空穴的产生率是多少？（复合率PR，当复合率为负值时即为产生率）解：在本征硅中，2021025.2iiinpn，在 N 型硅中，少子浓度：4162021025.21011025.2diNnP word 文

46、档 可自由复制编辑 产生率为：R=9641025.210101025.2PR 每秒钟每立方厘米体积内可产生 2.25 109个。4、一块半导体样品，时间常数为s1.0，在弱光照下停止光照 0.2s后，光电子浓度衰减为原来的多少倍？解：teentn)0()(1354.0)0()(2entnee 5、一块半导体样品，本征浓度310105.1cmni，N 区掺杂浓度31710cmND，P 区掺杂浓度314107cmNA，求 PN 结的接触电势差DU（室温下，VqKT026.0）。解：在 P-N 结处，接触电势差 )(685.046.26105875.2105.110107ln10602.130010

47、38.1ln22021714192320伏idanNNekTV 6、设某种光电倍增管一共有10个倍增极，每个倍增极的二次电子发射系数均为4，阴极灵敏度lmASk/20，阳极电流不得超过 100A，试估算入射于阴极的光通量的上限。解：阳极电流 IA满足：nkvASI，所以入射光通量 6101077.4420100nkAvSI lm 7、上题中，若阳极噪声电流 4nA，求其噪声等效光通量?（ZHf1）解：题中未给出入射光的波长值，我们取波长为555 nm，则1)(V NEP=.nnkmiSks-=?310104101 9 10204 Lm 8、某光敏电阻的暗电阻为 600k，在 200lx 光照下

48、亮暗电阻比为 1：100，求该电阻的光电导灵敏度。解：该光敏电阻的亮电阻为31210601.0RR，光电导RG/1，所以光电导灵敏度 word 文档 可自由复制编辑 75312121033.802001061106111EERRSES/Lx 9、某光电导器件的特性曲线如右图，用该器件控制一继电器。使用 30V 直流电源，电路在 400lx 的照度下有 10mA 电流即可使继电器吸合。试画出控制电路，计算所需串联的电阻和暗电流。解：光敏电阻的光电导灵敏度为 6512121011100010111000111EERRSE S/Lx 在 400Lx 的光照下，光敏电阻的阻值为 R。460104400

49、1011ESRGES 所以，Rt=2500 欧姆。使用 30V 直流电源，使继电器吸合需 10mA 电流。这时回路电阻应为 RL=30/0.010=3000 欧姆 比光敏电阻的阻值要大，故需串联一个电阻 R1，R1=RL-Rt=500 欧姆，如图 92 所示。10、具有上题所示特性的光敏电阻，用于右图所示的电路中。若光照度为 E（40050sint）lx，求流过2R的微变电流有效值和2R所获得的信号功率。解：设光照度变化频率和电容量 C 足够大，则电容交流短路。交流等效负载为R1和 R2的并联值，R=2k。由上题，G0=410-4 S，Gmax=Sg Emax=1.010-6450=4.510

50、-4 S 直流工作点：3411001000.65.2100.4130kRRUI（安）。题 91 图 光敏电阻的特性曲线)(kR1001011.001.0110100310410)(lxERt 30V R J 题92图 光敏电阻控制继电器电路 R1 V30)(tR)5.2(1kR)5(2kRC题 10 图 word 文档 可自由复制编辑 光照度最大时，总电流 3411maxmax1035.65.2105.41301kRGUI（安）所以交变电流的峰值电流是 imax=6.35-6.00=0.35(mA)，通过R2的峰值电流是：mAmAkkkiRRRi12.035.055.25.2max211max