光电测试技术复习资料

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1、PPT中简答题汇总1. 价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。施主能级和受主能级的定义及符号。答：价带：原子中最外层电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带；EV（valence） 导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；EC（conduction） 禁带：导带与价带之间的能量间隔称为禁带。Eg（gap）施主能级：易释放电子的原子称为施主，施主束缚电子的能量状态ED（donor） 受主能级：容易获取电子的原子称为受主，受主获取电子的能量状态ea（acceptor）2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产生的条件及其定义。半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。半导体吸收光子的能量使价带

2、中的电子激发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的 电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。产生本征吸收的条件：入射光子的能量（hv）要大于等于材料的禁带宽度Eg3. 扩散长度的定义。扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。多子和少子在扩散和漂移中的 作用。扩散长度：表示非平衡载流子复合前在半导体中扩散的平均深度。扩散系数D （表示扩散的难易）与迁移率R（表示迁移的快慢）的爱因斯坦关系式：D=（kT/q）R kT/q为比例系数漂移主要是多子的贡献，扩散主要是少子的贡献。4叙述p-n结光伏效应原理。当P-N结受光照时，多子（P区的空穴，N区的电子）被势垒挡住而不能过结，只有 少子（P区的电子和N区的空穴和结

3、区的电子空穴对）在内建电场作用下漂移过结这导致 在N区有光生电子积累，在P区有光生空穴积累，产生一个与内建电场方向相反的光生电 场，其方向由P区指向N区。5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。因为在恒定光辐射作用下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的 光辐射不会有响应。6. 简述红外变象管和象增强器的基本工作原理。红外变象管：红外光通过光电导技术成象到光电导靶面上，形成电势分布图象，利用调制 的电子流使荧光面发光。象增强器：光电阴极发射的电子图像经电子透镜聚焦在微通道板上，电子图像倍

4、增后在均 匀电场作用下投射到荧光屏上。7. 简述光导型摄像管的基本结构和工作过程基本结构包括两大部分：光电靶和电子枪。工作过程：通过光电靶将光学图象转变成电学图象，电子枪发出的电子束对光电靶进 行扫描，将电学图象转换成仅随时间变化的电信号（视频信号）传送出去。8. 简述一维CCD摄像器件的基本结构和工作过程。基本结构：光电二极管阵列，CCD移位存储器，输出机构。工作过程：光电二极管阵列通过光电变换作用和光电存储作用积累光生电荷，然后光生电 荷并行地流入CCD移位寄存器，通过输出机构串行地转移出去。9叙述半导体激光器和发光二极管的发光原理半导体激光器发光原理：PN结正偏时结区发生粒子数反转，导带

5、中的电子产生自发 辐射和受激辐射，在谐振腔中形成了光振荡，从谐振腔两端发射出激光。发光二极管的发光原理:发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由 N区注入到P区的电子，在PN结附近分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐 射的荧光。10叙述电光调制器克尔盒的工作原理当非偏振光经过起偏器后变为平面偏振光，当给克尔盒加电压时，通过它的平面偏振 光改变其振动方向，在检偏器光轴方向上产生光振动的分量。勺克尔效应 的光学介质11.试述声光偏转器的工作原理。激光束入射到超声媒质中产生衍射，此衍射光强度和方向随超声波强度和频率的改变 而变化，因超声波与光的相互作用产生的声光效应，就是声光偏转

6、器的工作原理。PPT中计算题汇总1. 一支氦氖激光器（波长632.8nm）发出激光的功率为2mw。该激光束的平面发散角为 lmrad，激光器的放电毛细管直径为1mm。求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、 光出射度。它以）二（为，很）=6幻二0一36加r件履）雄皿）IdLlMl金=岸=岑。堪1口迥f _ 昭)一 0-362 以侦M r 2M-ce 2Ml-cos0.00)Lv = 一 = 一一 =l.46x0 MI f?i2 dS cos； 8 AS coa nrL cost)M三些土修位一小1 dS x0.m5-叫 _ M _ %2. 计算出300K温度下掺入10i5/cm3硼原子的硅片中

7、电子和空穴的浓度及费米能级，画出其能带图。（当 300K 时，ni=1.5x10i0/cm3,Eg=1.12eV）（k：波耳兹曼常数，1.38X10-23J/K，1C约相当于6.25x1018个电子的电量。）为p型半导体，则空穴浓度为p=Na=1015/cm3电子浓度为 n= ni2/ Na=2.25 x105/cm3费米能级为Ef En. - kT lnHa =Ei-0.29evPni3. （a）求在300K时，本征硅的电导率；（b）倘若每108硅原子中掺入一浅能级施主杂质原子，求出电导率（硅的原子数为5x1022 个/cm3，迁移率 Rn=1350cm2/（Vs）,R p=480cm2/（

8、V-s）基本电荷e =1.6x10 A-19库仑4解：3 300K时，本征硅的电导率.5 k 10 k 1 .6 m 10 (1550 卡易牌 - J.J. 1D + (/ n tut（卜）掺杂卒-心则掺入的施主法度为叽JD所以.n =it ? (I .J L0=4.5 k LQp 5 m 10 H4. （a）具有11级倍增极的光电倍增管均匀分压，负高压1200V供电。阴极灵敏度为20|iA/lm，阴极入射光的照度为0.1lx，阴极有效面积为2cm2，各倍增极二次发射系数均相 等为4,光电子的收集率为0.98，倍增极的电子收集率为0.95，试计算倍增系统的放大倍数和阳极电流。（b）设计前置放大

9、电路，使输出的信号电压为200mV，求放大器的有关参数，并画出原理图G = W （095 x 4广无光照时负载上的电压I ； = JO mV,负载上的电流_儿=址1了二时上,因此光敏电阻的暗电阻-j?r = - -iioJ = 9s tn r, 1i 时 一史明极电流七=5 EA qQ xlO*=4反。1 叫小流.- 2.33S_1 U,94hEkathode（阴极），anticathode （阳极）如图所示凯置旅大电路根掀常用坦阻阻值，选.用ZW口电阻5. 有一光电倍增管的光电阴极面积为2cm2,阴极灵敏度为25|iA/lm，倍增系统的放大倍数 为105,阳极额定电流为200皿，求允许的最大

10、光照#明极新定电流为上=专=膈=队1广心最大允许光通量为辛沽=8心0血允皆的最大光照为=y=8Gir4=JxlUJk6. 光敏电阻R与Rl =2 KQ的负载电阻串联后接于Vb=12V的直流电源上，无光照时负载上 的输出电压为V1 =20mV,W光照时负载上的输出电压为V2 =2V。求（1）光敏电阻的暗电阻 和亮电阻值。（2）若光敏电阻的光电导灵敏度Sg=6x10-6s/lx，求光敏电阻所受的照度？*有光麒时，负载上的电压 f = 2V,负载上的屯流二颈1因此光敏屯阻的亮电阻-_c12 V -1,光敏电阻的光电导，考虑暗电流时引=下 瓦=1。+1伊 一 119870*,光敏电阻所受的照度匚为 。

11、.992叩时 =二 16.S3 h时继电器才能吸合，则此电路需,咬合的光逾电见的北电导为tL-Jk jl i-ik Enr-花电m姐妆度与蜜电，用耳有美所以吸脊衅厨需倒度为./-,=! A/il4XjLiri一R2 = VJ12 = 214Q9. 下图为一理想运算放大器，对光电二极管2CU2的光电流进行线性放大，若光电二极管未 受光照时，运放输出电压V0 =0.6V。在E=100 lx的光照下，输出电压V1 =2.4V。求（1） 2CU2的暗电流；（2）2CU2的电流灵敏度。玲MK iRf = Q.6/L5Q俨-0.4x砰1。暗-，”一上=比 = 1 2必S 广I,/E = 2x1(r，100

12、 = l.软 10Jk10. 已知一热释电探测器的D*=1x109cm.Hzi/2W-i、NEP=1x10-i0W (取 f=1Hz)，能否决定其 光敏面面积？5、解十因为归一化探测率= 应】，所以NEP探测器光敏元面枳 a d * 3 *心,)Wr = 11, k tc * x i x io -lt m r- i irjo 1 cm311. 二相驱动CCD，象元数N=1024,若要求最后位仍有50%的电荷输出，求电荷转移损失 率8 =薜；二相CC4 龟极数；n=2tn = 2048I总转眷效率；矿=(1一 )群1 -甘 = 0一5所以： = .()L_ = 0,0244 %204840961

13、2.用2CU1型光电二极管接受辐射信号，如图所示，已知2CU1的灵敏度S=0.4A/W，暗电 流小于0.2uA,3DG6C的3=50，当最大辐射功率为400uW时的拐点电压VM=10V,求获得最 大电压输出时的Re值。若入射辐射功率由400uW减小到350uW时，输出电压的变化量为 多少？10.用2TO1型光电极管接收恫射信号，如瓶611图所示F 0已知犯U1的灵觎心 / CMAW,暗电流小于O.&Ah 3DG6C -UCV1 * 的-50 当最大辐射功率为颂网肘的拐点电压七一 1口 V. | J 31JG6求荻得最大电压输出肘的髦值“若入射辐射功率由400 FW减小到350WH-b输出电压的

14、变此量:是多少；T料由于最大光电流- Ue =皿=i即卜代远大于惜 题11图电JL - 0,2 ）lAt所以暗电流可以忽略Ka）最大辐射助率为400心V时.拐点电压孔- io V,这州常出电压U- L U v = tn 0.7 - 107.2 V由于七=L七=3十1您4所以u n7.3Ji - - - X 4 5J1 +】)占“吧 a(Ml 4 IJX n.4 2C 4IKI X 1 口b)当娘射功率从40DuW减小划35OW肘，U o - ff,A4-1 difl = (50 + 1 X n.4 k 0 ： Ifl _e X S95 = (J 一引 V13.光电二极管2CU2E，其光电灵敏度

15、S=0.5uA/uW,结间电导G=0.005S，拐点电压VM=10V, 输入辐射功率P=（5+3sit）uW,偏置电压Vb=40V信号由放大器接收，求取得最大功率时 的负载电阻Rc和放大器的输入电阻Ri的值，以及输入给放大器的电流，电压和功率值。】1、山您国 应由宣混技ft电阻勇来嘛*E堀匚件点.峋璨W入电魔.与宜敝我电Rtv外戢共同凯.成呸电揽骨的怆流佰梭.止检测电和轻施育蛇电路如图所刈嘉C1）白一性血赴卷工作 g 必i、=GJ” * S七 o（% -L）G, 在交流情况卜应有在取得最大输出功率的情况下，应有5二G。,以上三式联立求解，得:声 + 20)-S 6000.5 x 10x(3 +2x 5)+2x 0.005 x 10所以:2 x (40 - 10/?, = 600 QG,二 G。+ 0.005 600S 150 t - 0.5 x 0.5 x 3 sin m t - 0.75 x i tw J 2其有效值为/.- 0.707 - 0.707 x 0.7$ 0.53 pA屯压有效值为1- R rt - 150 K 0 .53 X 10 * - R 0 m 10* 伏功率有效值为 R, - 4.5 x 10:110.53 ftA ,七 u 2.38 V, P - I .26 x )0 * W)