光电检测知识点汇总_通信电子-电信技术.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 考试高分笔记 基本常识：AEPIS光照度受光面积光通量输入光功率输出信号光电流电流灵敏度 光通量-lm；照度-lx；亮度-sb；光强-cd 光敏电阻-正偏，光电二极管-反偏，光电池-没有外加偏置(这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源，)重点简录：1、P33,量子效率，6 量子效率 hvPeI/的光子数每秒入射波长为每秒产生的光电子数 2、P52(5)，由禁带宽度 Eg计算长波限 ggEhcc，Eh 长波限理论值小于实际值原因：1 在实际中短波更易被吸收。2 随温度的升高而向短波方向移动 3、P52(6)，光敏电阻，10 光电导灵敏度EGSg dpGGG(亮电导=光电导+

2、暗电导)4、P75，光电二极管，10 Lbe)G-U(USGUUG0max000 )(产生的总电流=暗电流+光电流)5、P89，放大倍数，1012 KPIIA阴极电流阳极电流 n)(A0 学习必备 欢迎下载 hve/详尽考点：Chapter 2 电致发光即场致发光，顾名思义，它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象，是将电能直接转化为光能的过程。具体过程：物质中的原子受到电子轰击，使原子中的电子获得动能，由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。知辐射通量求光通量：光通量=视见函数*辐射通量*Km (Km 为光视效能，Km=683 lm/W)例题：光谱光视效率 V(

3、505nm)=0.40730，波长为 505nm、1mW 的辐射光，其光通量 为 0.2782 lm (计算式：0.40730 x 683 lm/W x 1 mW)LED 发光机理 P22(就是电致发光)当给发光二极管的 PN 结加正向电压时，外加电场将削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强。由于电子迁移率总是远大于空穴的迁移率，因此电子由 N 区扩散到 P 区是载流子扩散运动的主体。当导带中的电子与价带中的空穴复合时，电子由高能级跃迁到低能级；电子将多余的能量以发射光子的形式释放出来，产生电致发光现象。外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电

4、效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等 内光电效应：实际影响的是电压或电导，如光电池，光电二极管 Chapter 3 P33,量子效率，6 量子效率 hvPeI/的光子数每秒入射波长为每秒产生的光电子数 eI/单位时间内被光子激励的光电子数(电流 I 是单位时间的电荷量)hvP/单位时间内入射到探测器表面的光子数(功率 P 是单位时间的能量)光电转换因子，上式即为光电转换定律。PPhveIPeIhv)/(度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录量子效率量子效率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的

5、光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名思义它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总学习必备 欢迎下载 噪声等效功率 NEP(Noise Equal Power)：当输出信号电流跟噪声一样大时对应的入射光功率。NEP 总是越小越好

6、(你可以这么想，噪声是越小越好的，所以噪声 等效功率也一样。)。NEP=NSNS/IIP/UUP (S 表示 Signal(信号)，N 表示 Noise(噪声)光电导效应：入射光强改变物质导电率的物理现象。当光子能量大于禁带宽度(也因此有了长波限这个概念)，也就是电子有足够的钱过河(禁带)，价带中的电子跨过护城河(禁带)到了导带，留下老婆(空穴)，然后老婆空虚寂寞冷，离婚率(电导率)就增加了。(这个是某总打的比喻)由禁带宽度 Eg计算长波限 ggEhcc，Eh P52(6)，光敏电阻，10 光电导灵敏度EGSg (G 为光电导，E 为光照度，同样 E、P 可互换)亮电导=光电导+暗电导，即dp

7、GGG (可以这么记，月球本来是暗的，受到光照后就变亮了，成为了月亮。p 即 photo(光)，d 即 dim(暗)，注意这是正偏的情况。)Chapter 4 P75，光电二极管，10 知识点：Lbe)G-U(USGUUG0max000 )(产生的总电流=暗电流+光电流。试从几何意义上理解。)度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录量子效率量子效率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名思义它是固

8、体发光材料在电场激发下发光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总学习必备 欢迎下载 光电灵敏度暗电导结间漏电导初始电导转折电压eSGGU)(00 GL负载电导 Ub偏置电压(就是那个两杠电池符号。也就是外加电压。可以让光电二极管工作在反向偏置状态)max最大光通量（光通量，光功率 P，光照度 E 在这个问题上是等价的，题目给什么条件，就用什么来代入。）用途：当其

9、他条件已知，上式可用于计算初始电导 G0或转折电压 U0。也可以求解负载电导 GL与 RL.(RL=1/GL)。另：1.当光通量改变时，只要将上式中的 U0改为U，max改为max 即：Lbe)G-(USUGUGU0(可用于计算电压改变量和电流改变量U，不要告诉我说你不知道I=GLU)2.最大线性输出负载线：过偏置电压和转折点M 所做直线在第一象限的部分。也就是倾斜方向明显跟其他线段不一样的那根。3.补充知识点：一般下标L表示 Load(负载)，下标b表示 bias(偏置，线偏振的偏也是这个 bias)。光电池 Uoc，Isc！Chapter 5 负电子亲和势：电子处于随时可以脱离的状态，用电

10、子亲和势为负值的材料制作的光电阴极，由光子激发出的电子只要能扩散到表面就能逸出，因此灵敏度极高。(电子亲和势指的是半导体导带底部到真空能级间的能量值，它表征材料在发生光电效应时，电子逸出材料的难易程度。电子亲和势越小，就越容易逸出。)P89，放大倍数，1012 知识点：度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录量子效率量子效率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名思义它是固体发光材料在电场激发下发

11、光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总学习必备 欢迎下载 KPIIA阴极电流阳极电流(记忆技巧：PK，去 P 的是阳极，被 K 的是阴极，跟 SM 是一回事)n)(A0 0电子光学系统收集率 倍增级收集率 二次电子发射系数 Chapter 6 电荷耦合器件分为表面沟道 CCD(SCCD)和体沟道或埋沟道器件(BCCD)。(多容易记，S 与 B 的组合，S 表S

12、urface(表面)，B 表 Bury(埋)在 CCD 器件中，设原有的信号电荷量为 Q0，转移到下一个电极的信号电荷量为 Q1，没有被转移的电荷量为Q=Q0+Q1。电荷转移效率%QQ10010 电荷转移损失率 -%QQ11000 胖零：即使是零信号，势阱中也有一定量的电荷，从而减少损耗，提高转移效率。度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录量子效率量子效率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名

13、思义它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总学习必备 欢迎下载 Chapter 7 直接检测(非相干检测的一种)与相干检测的区别：非相干光检测(如直接检测)相干光检测 光源 非相干或相干光源 相干光源 原理 利用光强度携带信息，将光强度转换为电信号，解调电路检出信息。利用光的振幅、频率、相位携带信息，检测时需要用光波相干原理。调制方

14、法 光强度调制、偏振调制 光振幅调制、相位调制，频率调制 特点 直接检测是一种简单实用的方法 测量精度（灵敏度）更高，作用距离更远 直接检测系统的基本特性：光检测器的平方律特性：光电流正比于光电场振幅的平方，电输出功率正比于入射光功率的平方。莫尔条纹：结构示意图 简要说明：当主光栅尺随着被测物体移动，两个光栅产生变化的莫尔条纹，光电器件接收到的光强就会周期性变化。利用 xTN，测得波数值 N 即可定量计算出位移值 x(T 为光栅的栅距,波数是指变化的周期的个数)。例如这样波数值 N 就是 2.度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录

15、量子效率量子效率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名思义它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总学习必备 欢迎下载 P142，相位测量，6 例：现在测量某一段长度为 386.57m 的距离，相

16、位的测量精度为 0.1%，请分析现在需要选用何种测尺，每种测尺的长度为?其频率分别为?答：测尺长度为：10m 和 1000m。用 f=c/L 就能计算出频率。分析：国标就两把尺子，10m 和 1000m 的，你记住就行了。如果你还想进一步了解那我再继续讲，这是测绘学的知识。你拿出一把长度固定的尺子，用它去测一段距离，如果这段距离比你的尺子小，那么你的尺子就可以测量它。如果距离比尺子大，我就得用这把尺子测量好几次。相位测量也是一样，但是相位测量仪器很笨，它无法知道这段距离自己用尺子测量了几次，它只能读取最后一段的长度，比如我的尺子长度是 10m，我得到的数就只能是 0-10m之间的一个数，我用它

17、测 21m，就只能得到读数 1m。如果我的尺子精度很高，那么我只要用一把长度很大的尺子去量，总是可以量出距离。现在我用 1000m 的大尺子只能量出这段距离大概是 386m。所以我又用一把 10m 尺去量。10m 尺的测量精度 0.1%，那么 10m*0.1%=1cm，也就是说可以精确到一厘米，用它测 386.57m 的距离可以获得数据 6.57m，结合 386m 和 6.57m 就能知道长度原来是 386.57m。P156，PSD 应用，6 用 PSD 测量两平面的相对平行度：度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录量子效率量子效

18、率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名思义它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总学习必备 欢迎下载 度亮度光强光敏电阻正偏光电二极管反偏光电池没有外加偏置这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源重点简录量子效率量子效率每秒产生的光电子数每秒入射波长为的光子数由禁带宽度计算长波限长波限理论值小于实际值原管产生的电流暗电流光电流放大倍数阳极电流阴极电流学习必备欢迎下载详尽考点电致发光即场致发光顾名思义它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象是将电能直接转化为光能的过程具体过程物质中的原子受到电子轰击使量光通量视见函数辐射通量为光视效能例题光谱光视效率波长为的辐射光其光通量为计算式发光机理就是电致发光当给发光二极管的结加正向电压时外加电场将削弱内建电场使空间电荷区变窄载流子的扩运动加强由于电子迁移率总