光電測(cè)試技術(shù)復(fù)習(xí)資料

1、PPT中簡(jiǎn)答題匯總1.價(jià)帶、導(dǎo)帶、禁帶的定義及它們之間的關(guān)系。施主能級(jí)和受主能級(jí)的定義及符號(hào)。答：價(jià)帶：原子中最外層電子稱(chēng)為價(jià)電子，與價(jià)電子能級(jí)相對(duì)應(yīng)的能帶稱(chēng)為價(jià)帶；EV(valence)導(dǎo)帶：價(jià)帶以上能量最低的允許帶稱(chēng)為導(dǎo)帶；EC(conduction)禁帶：導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能量間隔稱(chēng)為禁帶。Eg(gap)施主能級(jí)：易釋放電子的原子稱(chēng)為施主，施主束縛電子的能量狀態(tài)。ED(donor)受主能級(jí)：容易獲取電子的原子稱(chēng)為受主，受主獲取電子的能量狀態(tài)。EA（acceptor）2.半導(dǎo)體對(duì)光的吸收主要表現(xiàn)為什么？它產(chǎn)生的條件及其定義。半導(dǎo)體對(duì)光的吸收主要表現(xiàn)為本征吸收。半導(dǎo)體吸收光子的能量使價(jià)帶中的電

2、子激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶中留下空穴，產(chǎn)生等量的電子與空穴，這種吸收過(guò)程叫本征吸收。產(chǎn)生本征吸收的條件：入射光子的能量（h）要大于等于材料的禁帶寬度Eg3.擴(kuò)散長(zhǎng)度的定義。擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的愛(ài)因斯坦關(guān)系式。多子和少子在擴(kuò)散和漂移中的作用。擴(kuò)散長(zhǎng)度：表示非平衡載流子復(fù)合前在半導(dǎo)體中擴(kuò)散的平均深度。擴(kuò)散系數(shù)D（表示擴(kuò)散的難易）與遷移率（表示遷移的快慢）的愛(ài)因斯坦關(guān)系式： D=(kT/q) kT/q為比例系數(shù)漂移主要是多子的貢獻(xiàn)，擴(kuò)散主要是少子的貢獻(xiàn)。4.敘述p-n結(jié)光伏效應(yīng)原理。當(dāng)P-N結(jié)受光照時(shí)，多子（P區(qū)的空穴，N區(qū)的電子）被勢(shì)壘擋住而不能過(guò)結(jié)，只有少子（P區(qū)的電子和N區(qū)的空穴和結(jié)區(qū)的電子空穴對(duì)）在

3、內(nèi)建電場(chǎng)作用下漂移過(guò)結(jié),這導(dǎo)致在N區(qū)有光生電子積累，在P區(qū)有光生空穴積累，產(chǎn)生一個(gè)與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，其方向由P區(qū)指向N區(qū)。5.熱釋電效應(yīng)應(yīng)怎樣解釋?zhuān)繜後岆娞綔y(cè)器為什么只能探測(cè)調(diào)制輻射？在某些絕緣物質(zhì)中，由于溫度的變化引起極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象稱(chēng)為熱釋電效應(yīng)。因?yàn)樵诤愣ü廨椛渥饔孟绿綔y(cè)器的輸出信號(hào)電壓為零，既熱釋電探測(cè)器對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光輻射不會(huì)有響應(yīng)。6.簡(jiǎn)述紅外變象管和象增強(qiáng)器的基本工作原理。紅外變象管：紅外光通過(guò)光電導(dǎo)技術(shù)成象到光電導(dǎo)靶面上，形成電勢(shì)分布圖象，利用調(diào)制的電子流使熒光面發(fā)光。 象增強(qiáng)器：光電陰極發(fā)射的電子圖像經(jīng)電子透鏡聚焦在微通道板上，電子圖像倍增后在均勻電場(chǎng)作用下投射到

4、熒光屏上。7.簡(jiǎn)述光導(dǎo)型攝像管的基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程基本結(jié)構(gòu)包括兩大部分：光電靶和電子槍。工作過(guò)程：通過(guò)光電靶將光學(xué)圖象轉(zhuǎn)變成電學(xué)圖象，電子槍發(fā)出的電子束對(duì)光電靶進(jìn)行掃描，將電學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成僅隨時(shí)間變化的電信號(hào)（視頻信號(hào)）傳送出去。8.簡(jiǎn)述一維CCD攝像器件的基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程。基本結(jié)構(gòu)：光電二極管陣列，CCD移位存儲(chǔ)器，輸出機(jī)構(gòu)。工作過(guò)程：光電二極管陣列通過(guò)光電變換作用和光電存儲(chǔ)作用積累光生電荷，然后光生電荷并行地流入CCD移位寄存器，通過(guò)輸出機(jī)構(gòu)串行地轉(zhuǎn)移出去。9.敘述半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管的發(fā)光原理半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理： PN結(jié)正偏時(shí)結(jié)區(qū)發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，導(dǎo)帶中的電子產(chǎn)生自發(fā)輻射和受激輻射，

5、在諧振腔中形成了光振蕩，從諧振腔兩端發(fā)射出激光。發(fā)光二極管的發(fā)光原理：發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。10.敘述電光調(diào)制器克爾盒的工作原理當(dāng)非偏振光經(jīng)過(guò)起偏器后變?yōu)槠矫嫫窆?，?dāng)給克爾盒加電壓時(shí)，通過(guò)它的平面偏振光改變其振動(dòng)方向，在檢偏器光軸方向上產(chǎn)生光振動(dòng)的分量。11.試述聲光偏轉(zhuǎn)器的工作原理。激光束入射到超聲媒質(zhì)中產(chǎn)生衍射，此衍射光強(qiáng)度和方向隨超聲波強(qiáng)度和頻率的改變而變化，因超聲波與光的相互作用產(chǎn)生的聲光效應(yīng)，就是聲光偏轉(zhuǎn)器的工作原理。PPT中計(jì)算題匯總1.一支氦氖激光器（波長(zhǎng)632

6、.8nm）發(fā)出激光的功率為2mw。該激光束的平面發(fā)散角為1mrad，激光器的放電毛細(xì)管直徑為1mm。求出該激光束的光通量、發(fā)光強(qiáng)度、光亮度、光出射度。 2.計(jì)算出300K溫度下?lián)饺?015/cm3硼原子的硅片中電子和空穴的濃度及費(fèi)米能級(jí)，畫(huà)出其能帶圖。（當(dāng)300K時(shí)，ni=1.5x1010/cm3,Eg=1.12eV）。（k：波耳茲曼常數(shù)， 1.38×10-23J/K，1C約相當(dāng)于6.25×1018個(gè)電子的電量。）為P型半導(dǎo)體，則空穴濃度為p=Na=1015/cm3電子濃度為n= ni2/ Na=2.25 x105/cm3費(fèi)米能級(jí)為=Ei-0.29ev3.（a）求在300K

7、時(shí)，本征硅的電導(dǎo)率；（b）倘若每108硅原子中摻入一淺能級(jí)施主雜質(zhì)原子，求出電導(dǎo)率。（硅的原子數(shù)為5x1022個(gè)/cm3，遷移率n=1350cm2/(V·s),p=480cm2/(V·s)）基本電荷e 1.6×10 -19 庫(kù)侖4.（a）具有11級(jí)倍增極的光電倍增管均勻分壓，負(fù)高壓1200V供電。陰極靈敏度為20A/lm，陰極入射光的照度為0.1lx，陰極有效面積為2cm2，各倍增極二次發(fā)射系數(shù)均相等為4，光電子的收集率為0.98，倍增極的電子收集率為0.95，試計(jì)算倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)和陽(yáng)極電流。(b)設(shè)計(jì)前置放大電路，使輸出的信號(hào)電壓為200mV，求放大器的有關(guān)

8、參數(shù)，并畫(huà)出原理圖kathode(陰極), anticathode（陽(yáng)極）5.有一光電倍增管的光電陰極面積為2cm2，陰極靈敏度為25A/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)為105，陽(yáng)極額定電流為200A，求允許的最大光照6.光敏電阻R 與RL =2 K的負(fù)載電阻串聯(lián)后接于Vb =12V的直流電源上，無(wú)光照時(shí)負(fù)載上的輸出電壓為V1 =20mV,有光照時(shí)負(fù)載上的輸出電壓為V2 =2V。求（1）光敏電阻的暗電阻和亮電阻值。（2）若光敏電阻的光電導(dǎo)靈敏度Sg=6x10-6s/lx ,求光敏電阻所受的照度？7.已知 光敏電阻的暗電阻RD=10M ,在照度為100lx 時(shí)亮電阻R =5k ，用此光敏電阻控制繼電器

9、，其原理電路如圖所示，如果繼電器的線圈電阻為4k，繼電器的吸合電流為2mA,問(wèn)需要多少照度時(shí)才能使繼電器吸合？如果需要在400lx 時(shí)繼電器才能吸合，則此電路需作如何改進(jìn)？ 8.下圖是用硒光電池制作照度計(jì)的原理圖，已知硒光電池在100lx 照度下，最佳功率輸出時(shí)的Vm =0.3V, Im=1.5mA,如果選用100uA表頭作照度指標(biāo)，表頭內(nèi)阻為1k ，指針滿刻度值為100lx ，試計(jì)算電阻R1和R2 值。9.下圖為一理想運(yùn)算放大器，對(duì)光電二極管2CU2的光電流進(jìn)行線性放大，若光電二極管未受光照時(shí)，運(yùn)放輸出電壓V0 =0.6V。在E=100 lx的光照下，輸出電壓V1 =2.4V。求（1）2CU2的暗電流；（2）2CU2的電流靈敏度。10.已知一熱釋電探測(cè)器的D*=1x109cm.Hz1/2W-1、NEP=1x10-10W（取 f=1Hz），能否決定其光敏面面積？11.二相驅(qū)動(dòng)CCD，象元數(shù)N=1024，若要求最后位仍有50%的電荷輸出，求電荷轉(zhuǎn)移損失率=？12.用2CU1型光電二極管接受輻射信號(hào)，如圖所示，已知2CU1的靈敏度S=0.4A/W，暗電流小于0.2uA,3DG6C的=50，當(dāng)最大輻射功率為400uW時(shí)的拐點(diǎn)電壓VM=10V,求獲得最大電壓輸出時(shí)的Re值。若入射輻射功率由400uW減小到350uW時(shí)，