张永林老师的光电子技术深度解析.docx

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1、1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380780nm400760nm频率：385T790THz 400T750THz能量：L63.2eVL2辐射度量与光度量的主线区别是什么？为何量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质互相作用所产生日勺光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以 及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出对应H勺计量参数和量纲。 辐射度量与光度量是光辐射日勺两种不一样日勺度量措施。主线区别在于：前者是物理（或客观） H勺计量措施，称为辐射度量学计量措施或辐射度参数，它合用于整个电磁辐射谱区，对辐射 量进行物理的计量；后者是

2、生理（或主观）的计量措施，是以人眼所能看见时光对大脑H勺刺 激程度来对光进行计算，称为光度参数。由于光度参数只合用于0.380.78um的可见光谱区 域，是对光强度口勺主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。而量子流是在整个电 磁辐射，因此量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长入处，将入入+d 入范围内发射的辐射通量de,除以该波长入时光子能量hv,就得到光源在人处每秒发 射日勺光子数，称为光谱量子流速率。1.3 一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面 日勺照度为301x,求出该灯的光通量。中二L*4 Ji RA2=30*4*3.1

3、4* 1.5A2=848.231x1.4 一支氮-氮激光器（波长为632.8nm）发出激光日勺功率为2mW。该激光束的平面发散角设辐照度变成50而的2时的输出开路电压分别为。和 屋】，贝”可知1(1)ISxSC1_ I - Sx sce式中S为光电池的灵敏度，中川和中。分在辐照度为50mW/cm2和lOOmW/cm?下 光电池上接收到的辐通量3根据题意把已知量代入（1）式可知二 LxI5Cl 小SCSC x6mA = 3mA 100竺1d=红Inq 4 qT r T r kTIpX=心+In十 q U把参数带入上式可得。.=550/? V + 1-38 Ik=936 nACf(c)”=_立 匕

4、凡RfRf= VJ = -匕=-(-1.十=Wf= RfJ200mv936/A214Q为何还要限制其阳极输出电流不不小于3.31 某光电倍增管欧1阳极光电敏捷度为10A/lm,50100 口 A范围内？问其阴极面上最大容许的J光通量为多少流明？由于阳极电流过大会加速光电倍增管的疲劳与老化。3.32 某GDB的阳极积分敏捷度为10A/lm, Sk=20 口 A/lm，倍增极有11级。若各级日勺电子搜集效率为1,问各倍增极日勺平均倍增系数为多少?3. 33既有GDB-423型光电倍增管的光电阴极面积为2cm2,阴极敏捷度Sk为25 H A/lm,倍增系统的放大倍数为105,阳极额定电流为20uA,

5、求容许日勺最大光照。I s解：电流增益M也是电压的函数，M=10 = j = U代入 M, Sk，可得 SA=2.5A/lmS =Ia=JL 所以 S L3.1 简述PbO视像管的基本构造和工作过程。答：基本结构为光电饱和电子枪。基本功能：光电变换、光电信号存储、 扫描输出。（1） 光电靶的一侧为光敏层。由三层很薄的半导体材料组成。PbO靶具 有PIN光电二极管的结构。可以完成内光电效应。（2） 工作时，光电二极管结构处于反向偏压状态。图像使得光电靶上各 点照度不同，在光电二极管内产生不同数量的电子-空穴对。在反 向电场的作用下到达靶的两侧，使得靶扫描而上的电位升高，形成 与图像明暗对应的正点

6、位图像，这就是图像的存储。（3） 图像信号的扫描输出有电子枪发射扫描电子束来完成。像素（光电二极管结构）的光电流由P到N,流过负载，产生负极性图像电压 信号（信号阅读），同时扫描电子束使P层扫描面降至阴极电位（图 像信号擦出）e光学图像投射到光电阴极上，产生对应日勺光电子发射，在加速电场和聚焦线圈所产生日勺磁场 共同作用下打到靶上，在靶的扫描面形成与图像对应日勺电位分布最终，通过电子束扫描把电位图像读出，形成视频信号，4. 2摄像器件的参量一一极限辨别率、调制传递函数和惰性是怎样定义的？辨别率表达可以辨别图像中明暗细节的能力。极限辨别率和调制传递函数（MTF）极限辨别率：人眼能辨别的最细条数。

7、用在图像（光栅）范围内所能辨别时等宽度黑白线条数表达。也用线对/mm表达。MTF：能客观地表达器件对不一样空间频率目的日勺传递能力。A AA调制度 M：M =瓯=口max + Knin调制传递函数MTF：MTF = xm% M惰性：指输出信号的变化相对于光照度的变化有一定日勺滞后。原因：靶面光电导张弛过程和 电容电荷释放惰性。4.3以双列两相表面沟道CCD为例，简述CCD电荷产生、存储、转移、输出的基本原理。以表面沟道CCD为例，简述CCD电荷存储、转移、输出日勺基本原理。CCD日勺输出信 号有什么特点？答：构成CCD日勺基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）电容器。正如其他电容器同样，MO

8、S 电容器可以存储电荷。假如MOS构造中日勺半导体是P型硅，当在金属电极（称为栅）上加 一种正日勺阶梯电压时（衬底接地），Si-SiCh界面处日勺电势（称为表面势或界面势）发生对应 变化，附近日勺P型硅中多数载流子空穴被排斥，形成所谓耗尽层，假如栅电压Vg超过 MOS晶体管日勺启动电压，则在Si-SiCh界面处形成深度耗尽状态，由于电子在那里日勺势能较 低，我们可以形象化地说：半导体表面形成了电子时势阱，可以用来存储电子。当表面存在 势阱时，假如有信号电子（电荷）来到势阱及其邻近，它们便可以汇集在表面。伴随电子来 到势阱中，表面势将减少，耗尽层将减薄，我们把这个过程描述为电子逐渐填充势阱。势阱

9、 中可以容纳多少个电子，取决于势阱日勺“深浅）即表面势的大小，而表面势又随栅电压变化， 栅电压越大，势阱越深。假如没有外来日勺信号电荷。耗尽层及其邻近区域在一定温度下产生 日勺电子将逐渐填满势阱，这种热产生日勺少数载流子电流叫作暗电流，以有别于光照下产生日勺 载流子。因此，电荷耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态，才能存储电荷。以经典日勺三相CCD为例阐明CCD电荷转移日勺基本原理。三相CCD是由每三个栅为一 组日勺间隔紧密的MOS构造构成日勺阵列。每相隔两个栅的栅电极连接到同一驱动信号上，亦 称时钟脉冲。三相时钟脉冲日勺波形如下图所示。在ti时刻，（pl高电位，（p2（P3低电位。此 时（P

10、1电极下日勺表面势最大，势阱最深。假设此时已经有信号电荷（电子）注入，则电荷就 被存储在（pl电极下曰勺势阱中。t2时刻，Ql、（P2为高电位，（P3为低电位，则Ql、（p2下日勺两个 势阱的空阱深度相似，但因0下面存储有电荷，则色势阱日勺实际深度比5电极下面日勺势阱 浅，下面日勺电荷将向6下转移，直到两个势阱中具有同样多日勺电荷。t3时刻，（P2仍为高 电位，（P3仍为低电位，而由高到低转变。此时0下日勺势阱逐渐变浅，使下日勺剩余电 荷继续向（p2下日勺势阱中转移。t4时刻，（p2为高电位，中1、中3为低电位，中2下面日勺势阱最深， 信号电荷都被转移到（p2下面日勺势阱中，这与t时刻曰勺状况

11、相似，但电荷包向右移动了一种 电极日勺位置。当通过一种时钟周期T后，电荷包将向右转移三个电极位置，即一种栅周期 （也称一位）。因此，时钟日勺周期变化，就可使CCD中日勺电荷包在电极下被转移到输出端， 其工作过程从效果上看类似于数字电路中日勺移位寄存器。电荷输出构造有多种形式，如“电流输出”构造、“浮置扩散输出”构造及“浮置栅输出”构为Imrad,激光器的J放电毛细管为1mm。求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。若激光束投射在10m远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85,求该屏上时 光亮度。0 (A) = Ar,zzV(L)6 (L) = 683x0.265x2x10-3

12、 = 0.362五/ 一加9工)加工2) C AOCS氏22兀Rh27r (1 cos e)=1.15xlO5s6/叫(以)0.36227r(1 cos 8)27r(1 cos 0.001)j夕=4然s e =L46xlorca/z2=4.6 x 1 O5 Im / m24L) _0.362dS 7T x 0.00052I = 10/72 r = O.OOO5m(尸6),_ ,厂 2AZ = 0.85万。=0.85； = 0.85 -ttr vvas cos 夕v z2/2“2e85.rJ产L =1=匚=J = 155。 /廿dlclS cos 3 4C2兀1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不一

13、样温度下日勺黑体辐射曲线日勺极大值处日勺波长 随温度T的J升高而减小。试用普朗克热辐射公式导出4,7=常数式这一关系式称为维恩位移定律中，常数为2.898 10-3m K。普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0,即可求的I。教材P82.1 什么是光辐射的调制？有哪些调制aI措施？它们有什么特点和应用？光辐射的调制是用数字或模拟信号变化光波波形的幅度、频率或相位的过程。造。其中“浮置扩散输出”构造应用最广泛 输出构造包括输出栅0G、浮置扩散区FD、复位栅R、复位漏RD以及输出场效应管T等。所谓“浮置扩散”是指在P型硅衬底表面用V 族杂质扩散形成小块日勺/区域，当扩散区不被偏置，即处在浮置状态工作

14、时，称作“浮置扩 散区电荷包日勺输出过程如下：Vog为一定值的正电压，在OG电极下形成耗尽层，使中3与 FD之间建立导电沟道。在（P3为高电位期间，电荷包存储在（P3电极下面。随即复位栅R加 正复位脉冲（pR,使FD区与RD区沟通，因Vrd为正十几伏日勺直流偏置电压，则FD区日勺 电荷被RD区抽走。复位正脉冲过去后FD区与RD区呈夹断状态，FD区具有一定日勺浮置 电位。之后，g转变为低电位，g下面的电荷包通过OG下日勺沟道转移到FD区。此时FD 区（即A点）日勺电位变化量为：%=纭4 C 式中，Qfd是信号电荷包日勺大小，C是与FD区有关日勺总电容（包括输出管T日勺输入电容、分布电容等）。CC

15、D输出信号日勺特点是：信号电压是在浮置电平基础上口勺负电压；每个电荷包日勺输出占有一定日勺时间长度T。；在输出信号中叠加有复位期间日勺高电平脉冲。据此特点，对CCD日勺输出信号进行处理时，较多地采用了取样技术，以清除浮置电平、复位高脉冲及克制噪声。4.4 CCD驱动脉冲工作频率日勺上、下限受哪些条件限制，应当怎样估算?因CCD工作在非稳忐，故工作频率有下限，如少子寿命为黑，秸等所需时问为耳，时钟周期rcp)%T,对于三 和CCD需使：1. f 1r &r rc r3 3 /i3 jfc2 即：4.5 双列两相CCD驱动脉冲。1、6 2、SH、RS起什么作用？它们之间的位有关系怎样？为 何？01

16、、02：驱动脉冲1、驱动脉冲2,将模拟寄存器中的信号电荷定向转移到输出端形 成序列脉冲输出。SH：转移栅控制光生电荷向CCDA或CCDB转移。RS：复位脉冲，使复位场效应管导通，将剩余信号电荷卸放掉，以保证新的信号电荷 接受。RSnnnnn ：,nn6、4. 6某双列两相2048像元线阵CCD,其转移损失率为103 计算 其电篇转移效率77和电荷传输效率/（ =。5）/。（0）.解：？ = 1 一 = 0.99999转移次数 =26=409Q（o）= (0.99999)4O96 =96%4.7 TCD1200D日勺中心距为14 um,它能辨别的最小间距是多少？它的极限辨别率怎样计算？它能辨别的

17、最小间距是14 u mo4.8 简述变像管和图像增强器的基本工作原理，指出变像管和图像增强器的重要区别。亮度很低的可见光图像或者人眼不可见的光学图像经光电阴极转换成电子图像；电子光学系统将电子图像聚焦成像在荧光屏上，并使光电子获得能量增强；荧光屏再将入射到其上的电子图像转换为可见光图像。变像管：接受非可见辐射图像并转换成可见光图像的直视型光电成像器件：红外变像管、 紫外变像管和X射线变像管等，功能是完毕图像的电磁波谱转换。像增强器：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件：级联式像增强器、带微通道板 的像增强器、负电子亲和势光阴极勺像增强器等，功能是完毕图像U勺亮度增强。5光盘记录有什么长处？存

18、储密度高。非接触式读/写信息（独特）。存储寿命长。信息日勺信噪比高。信息位价格低。存储密度高数据传播速率高存储寿命长信息位价低更换轻易5.2 光盘发展经历了哪几代？每一代的特点是什么？自美国ECD及IBM公式共同研制出第一片光盘以来，光盘经历了四代：只读存储光盘(read only memory, ROM)这种光盘中日勺数据是在光盘生产过程中刻入日勺，顾客只能从光盘中反复读取数据。这种光盘制造工艺简朴，成本低，价格廉价，其普及率和市场拥有率最高。(2)一次写入多次读出光盘(write once read many, WORM)这种光盘具有写、读两种功能，写入数据后不可擦除。可擦重写光盘(rew

19、rite,RW)顾客除了可在这种光盘上写入、读出信息外，还可以将已经记录在盘上日勺信息擦除 掉，然后再写入新日勺信息；但擦与写需要两束激光、两次动作才能完毕。直接重写光盘(overwrite, OW)这种光盘上实现的功能与可擦重写重写光盘同样，所不一样日勺是，此类光盘可用同 一束激光、通过一次动作就擦除掉旧信息并录入新信息。5.3 阐明ROM光盘的存储原理。将事先记录在主磁带上的视频或音频信息通过信号发生器、前置放大器去驱动电光或声光调制器，使通过调制的激光束以不一样的功率密度聚焦在甩有光刻胶的玻璃衬盘上，使光 刻胶曝光，之后通过显影、刻蚀，制成主盘（又称母盘，master）,再经喷镀、电镀等

20、工序 制成副盘（又称印模,stamper）,然后再通过“2P”注塑形成ROM光盘。5.4 阐明激光热致相变RW光盘欧I读、写、擦原理。近红外波段的激光作用在介质上，能加剧介质网络中原子、分子的振动，从而加速相变 时进行。因此近红外激光对介质的作用以热效应为主，其中写、读、擦激光与其相变的进行。 图日勺上半部是用来写入、读出及擦除信息的I激光脉冲，下半部表达出在这三种不一样的I脉冲 作用下，在介质内部发生口勺对应相变过程。信息日勺记录 对应介质从晶态C向玻璃态G的转变。选用功率密度高、脉宽为几 十至几百纳秒的激光脉冲，使光斑微区因介质温度刹那间超过熔点工而进入液相，再通过 液相快瘁完毕抵达玻璃态

21、的相转变。信息日勺读出 用低功率密度、短脉宽的I激光扫描信息道，从反射率欧I大小辨别写 入日勺信息。一般介质处在玻璃态（即写入态）时反射率小，处在晶态（即擦除态）时反射率 大。在读出过程中，介质日勺相构造保持不变。信息日勺擦除对应介质从玻璃态G向晶态C的转变。选用中等功率密度、较宽脉冲日勺激光，使光斑微区因介质温度升至靠近北处，再通过成核一生长完毕晶化。在此过 程中，光诱导缺陷中心可以成为新日勺成核中心，因此激光作用使成核速率、生长速度大大增 长，从而导致激光热晶化壁单纯热晶化的速率要高。5.5 简述可擦重写磁光光盘读、写、擦原理。如图9-14,目前磁光薄膜口勺记录方式有赔偿点记录和居里点记录

22、两类，前者以稀土一 钻合金为主，后者则多为稀土一铁合金。以赔偿点写入日勺磁介质为例来讨论磁光记录介质日勺 读、写、擦原理。信息的写入GdCo有一垂直于薄膜表面的易磁化轴。在写入信息前，用一定强度的磁场”。对介质进行初始磁化，使各磁畴单元具有相似的磁化方向。在写入信息时，磁 光读写头的脉冲激光聚焦在介质表面，光照微斑因升温而迅速退磁，此时通过读写头中的线 圈施加一反偏磁场，就可使光照区微斑反向磁化，如图所示，而无光照日勺相邻磁畴磁化方向 仍将保持本来的方向，从而实现磁化方向相反的反差记录。信息的读出信息读出是运用Kerr效应检测记录单元的I磁化方向。用线偏振光扫描录有信息的信道，光束抵达磁化方向

23、向上的微斑，经反射后，偏折方向会绕反射线右旋 一种角度为,如图所示。反之，若光扫描到磁化方向向下的微斑，反射光日勺偏振方向则左 旋一种4,以一“表达。实际测试时，使检偏器的主截面调到与一*对应的偏振方向相垂 直的方位，则来自向下磁化微斑的反射光不能通过检偏器抵达探测器，而从向上磁化微斑反 射U勺光束则可以通过sin（24）勺分量，这样探测器就有效地读出了写入口勺信号。擦除信息时，如图所示，用本来日勺写入光束扫描信息道，并施加与初始“。方向相似 的偏置磁场，则记录单元的磁化方向又会答复原状。对于稀土一铁合金磁光介质，其写、读、擦原理与赔偿点记录方式同样，所不一样勺 是，此类介质有一种居里点当介质

24、微斑温度高于时，该区的矫顽力很快下降至极 小值。因此在记录时，应使光照微斑日勺温度升至（以上，再用偏置磁场实现反向磁化。这 种记录方式叫居里点写入。5.6 光信息存储有哪些新技术？持续光谱烧孔和三维光信息存储、电子俘获光存储技术、全息信息存储、光致变色存储。6.1 简述液晶显示的基本原理和液晶显示的特点。入射光通过上偏振片变为线偏振光，液晶盒未加电时，光偏振面将顺着液晶分子扭曲方 向旋转。90的扭曲导致了 90。H勺旋光。入射光就透过下偏振片，展现亮场。当在ITO电 极上加电压，使电场不小于某阈值场强，液晶分子长轴就沿电场方向垂直排列，丧失了旋光 能力。这样的入射线偏振光不能通过下偏振片，展现

25、黑色。由于LCD器件厚度仅数毫米，因此非常适于便携式电子装置的显示。工作电压低，仅几伏，用CMOS电路可直接驱动，电子线路小型化。功耗低，显示板功耗几十uW/cm2,采用欧I背光源是10 mW/cm2左右，可用电池长时间 供电。采用彩色滤色器，易实现彩色显示。6.3 等离子体显示有什么特点？等离子体显示为自发光型显示，发光效率与亮度较高，视角大。由于等离子体显示单 元具有很强日勺开关特性，能得到较高日勺图像对比度。显示质量好，灰阶可超过256级，色彩丰富，辨别率高，响应快，响应时间仅数ms。有存储特性，使得在大屏幕显示时能得到较高的亮度，因而制作高辨别率大型PDP 成为也许。刚性构造，耐震动，

26、机械强度高，寿命长。制造工艺简朴，投资小。6.4 简述DMD日勺构造和工作原理。DLP投影机怎样实现彩色显示？阐明DLP投影显示日勺技 术优越。DMD是带有集成微镜部件的微电子机械光调制器，由百万个方形微镜构成二维阵列。数字图像信号控制微镜的开或关，调制入射光在屏幕上形成精确的I数字图像。每个微镜对应一种像素，微镜反射照明光，投射出去，在屏幕上形成图像。图像RGB 二进制数据控制微较链，微钱链控制每个镜片偏转，以断通一种像素的I光。脉冲宽度调制 （PWM）技术容许10比特灰度等级再现。为了实现彩色显示，DLP投影机有三片式、单片式、双片式等不用档次H勺产品。三片式：用三个DMD装置。每个DMD

27、分别用RGB数据控制。单片式：用三个DMD装置。投影灯光在通过一种色轮再投射到DMD上。DLP工作在 次序颜色模式，运用视觉暂留作用。双片式：用两个DMD装置。性价比很好。技术优越：完全H勺数字化显示，这是独有的I特色。反射显示，光能运用率高。优秀的图像质量。DMD填充因子不小于90%,称为“无缝图像”。DLP系统可靠性很高，寿命长。光辐射的调制措施有内调制和外调制。内调制：直接调制技术具有简朴、经济、轻易实现等长处。但存在波长（频率州勺抖动。 LD、LED外调制：调制系统比较复杂、消光比高、插损较大、驱动电压较高、难以与光源集成、 偏振敏感、损耗大、并且造价也高。但谱线宽度窄。机械调制、电光

28、调制、声光调制、磁光 调制2.2 阐明运用泡克尔斯效应的J横向电光调制区I原理。画出横向电光调制的装置图，阐明其中 各个器件的作用。若在KDP晶体上加调制电压U=Um , U在线性区内，请写出输出光通 量日勺体现式。Pockels效应：折射率H勺变化与外加电场成正比H勺电光效应。也称线性电光效应。光传播方向与电场施加欧I方向垂直，这种电光效应称为横向电光效应。2.3 阐明运用声光布拉格衍射调制光通量的原理。超声功率Ps 勺大小决定于什么？在石英晶 体上应加怎样的电信号才能实现光通量的调制？该信号的频率和振幅分别起着什么作用？当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性的

29、变化, 并且导致介质日勺折射率也发生对应的变化。当光束通过有超声波日勺介质后就会产生衍射现 象，这就是声光效应。声光介质在超声波的作用下，就变成了一种等效的相位光栅，当光通过有超声波作用日勺 介质时、相位就要受到调制，其成果如同它通过一种衍射光栅，光栅间距等于声波波长，光 束通过这个光栅时就要产生衍射，这就是声光效应。布拉格衍射是在超声波频率较高，声光 作用区较长，光线与超声波波而有一定角度斜入射时发生日勺。2.4 阐明利使用方法拉第电磁旋光效应进行磁光强度调制的原理。磁场使晶体产生光各向异性，称为磁光效应。法拉第效应：光波通过磁光介质、平行于磁场方向传播时，线偏振光日勺偏振而发生旋转 的现象

30、。电路磁场方向在YIG棒轴向，控制高频线圈电流，变化轴向信号磁场强度，就可控制 光H勺振动面的旋转角，使通过时光振幅随角H勺变化而变化，从而实现光强调制。3.1 热电探测器与光电探测器相比较，在原理上有何区别？光电探测器的工作原理是将光辐射的作用视为所含光子与物质内部电子日勺直接作用，而 热电探测器是在光辐射作用下，首先使接受物质升温，由于温度的变化而导致接受物质的电 学特性变化。光电探测器响应较快，噪声小；而热电探测器时光谱响应与波长无关，可以在 室温下工作。3.2 光电效应有哪几种？各有哪些光电器件？物质在光的作用下释放出电子欧I现象称为光电效应。光电效应又分为外光电效应（如光电发射效应）

31、和内光电效应（如光电导效应和光伏效 应）。当半导体材料受光照时，由于对光子日勺吸取引起载流子浓度日勺增大，因而导致材料电导 率的增大，这种现象称光电导效应。光敏电阻、光导探测器当半导体PN结受光照射时，光子在结区（耗尽区）激发电子-空穴对。在自建场日勺作 用下，电子流向N区，空穴流向P区，从而在势垒两边形成电荷堆积，使P区、N区两端 产生电位差。P端为正，N端为负。这种效应称为光伏效应。光电池、光电二极管、双光电 二极管，光电三极管、光电场效应管、光电开关管、光电雪崩二极管某些金属或半导体受到光照时、物质中的电子由于吸取了光子日勺能量，致使电子逸出物 质表面，这种现象称为光电发射效应，又称外光

32、电效应。光电倍增管，真空光电管、充气光 电管。3.3 光电器件的光电特性（光照特性）有哪两种状况？每种特性的器件各自日勺用途是什么？当光电器件上H勺电压一定期，光电流与入射于光电器件上H勺光通量口勺关系I=F（）称 为光电特性，光电流与光电器件上光照度欧I关系I=F（L）称为光照特性。3.4 什么是光电器件时光谱特性？理解它有何重要性？光电器件对功率相似而波长不一样的入射光的响应不一样，即产生日勺光电流不一样。光 电流或输出电压与入射光波长区I关系称为光谱特性。光谱特性决定于光电器件的材料。应尽 量使所选日勺光电器件的光谱特性与光源的光谱分布较靠近。由光电器件日勺光谱特性可决定光 电器件的敏捷

33、度（响应率）一一光谱敏捷度和积分敏捷度。3.5 为何结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应？结型光电器件必须工作在哪种偏 置状态?由于p-n结在外加正向偏压时，虽然没有光照，电流也伴随电压指数级在增长，因此有 光照时，光电效应不明显。p-n结必须在反向偏压日勺状态下，有明显的光电效应产生，这是 由于p-n结在反偏电压下产生H勺电流要饱和，因此光照增长时，得到的J光生电流就会明显增 长。3.6 若光电PN结在照度L1下开路电压为U ，求照度L2下日勺开路电压U 。3.7 负电子亲和势光电阴极时能带构造怎样？它有哪些特点？表面区域能带弯曲，真空能级减少到导带之下。特点：1 .量子效率高2.光谱

34、响应延伸到红外，光谱响应率均匀3热电子发射小4.光电发射小，光电子能量集中3.8何谓“白噪声”？何谓“L噪声”?要减少电阻日勺热噪声应采用什么措施?功率谱大小与频率无关日勺噪声，称白噪声。功率谱与f成反比，称1/f噪声。措施：1.尽量选择通带宽度小日勺2.尽量选择电阻值小时电阻3.减少电阻周围环境日勺温度3. 9探测器的I D*=1011cm- Hzl/2 W-1,探测器光敏器口勺直径为0. 5cm,用于f=5x 103Hz的光电仪器中，它能探测的最小辐射功率为多少?D* = D(4Af)1/2=0 = nep=(“喋产D 二一 X(y)2VI NEP= 3.1xlO-10fF3. 10应怎样

35、理解热释电效应？热释电探测器为何只能探测调制辐射？热电晶体的自发极化矢量随温度变化，从而使入射光可引起电容器电容变化日勺现象成为 热释电效应。由于热释电信号正比于器件的温升随时间的变化率，因此它只能探测调制辐射。3. 13一块半导体样品，有光照时电阻为50欧姆，无光照时电阻为5000欧姆，求该样品的 光电导。G光二G亮-G暗=1/50-1/5000=0.0198 (s)该样品的I光电导即为所求。3. 14用Cds光敏电阻控制继电器。灵敏度”=2*10飞/k，继电器线圈电阻是4KC,吸合电流是2mA,使继电器吸合所需的最小照度是多少？若 使继电器在2001X时吸和，则需改变线圈电阻，问此时继电器

36、电阻最大 为多少？(弱光照射条件)。(8分)WvCdSK1)要使继电器吸合，光敏电阻上分配的电压U = 12 - 4 X 1 ()3 X 2 X 10-3 二 4伏I2 x (厂由光敏电阻的光电流/ = SeCZ ,可得 = =- =250Ax gSU 2x10-6x42)要使继电器在2001X时吸合，此时光敏电阻分配的电压为7T I2x10-3u =7= 5vSL 2x106x200 &这时继电器分配的电压为12-5=7伏，从而继电器的电阻最大为7r = 3.5K12xl0-3(1) Ip=Sg -U *L 代入数值得 2 - 103= (2 10-6)u L Uk= (2 70.3a(4

37、70-3)=8Vo i n-3U=12-Uk=4V,带入式得，L = = 250/x210勺4(2)1p=SgU )可得，r=35ooqC/ = 12-(210-3)J?3. 16试问图3. 25和图3.26分别属于哪一种类型日勺偏置电路？为何？当光照变化dL时，引起输出电压U0变化，分别写出这两种电路dUO的J体现式。3.17论述光电池的工作原理以及开路电压、短路电流与光照度日勺关系。为何光电池日勺输出与所接的负载有关系？(1)工作原理光电池是一种简朴得PN结。当光线照射PN结时，PN结将吸取入射光子。假如光子能量超过半导体材料的禁带宽度，则由半导体能带理论可知，在PN结附近会产生电子和空穴。在 内电场的作用下，空穴移向P区，电子移向N区，使N区汇集大量的电子而带上负电，在P 区汇集大量日勺空穴而带上正电。于是在P区和N区之间产生了电势，成为光生电动势。假如 用导线或电阻把N区和P区连接起来，回路中就会有光电