答：硅光电池是在N型硅片中掺入P型杂质形成一个大面积的PN结，上电极为栅状受光电极，下电极为衬底铝电极。栅状电极能减少电极与光敏面的接触电阻，增加透光面积。其上还蒸镀抗反射膜，既减少反射损失，又对光电池其保护作用。当光照射到PN结上时，如果在两电极间串接负载电阻，则电路中便产生了电流。 100、 光生伏特效应如何产生？
答：当光照射到距表面很近的PN节时，如果光能足够大，光子能量大于半导体材料的禁带宽度，电子就能从价带跃迁到导带，成为自由电子。 由于光生电子、空穴在扩散过程中会分别于半导体中的空穴、电子复合，因此载流子的寿命与扩散长度有关。只有PN结距表面的厚度小于扩散长度，才能形成光电流产生光生电动势。 101、 什么叫安时特性 流过热敏电阻的电流与时间的关系，称为安时特性 102、 简述半导体气敏器件的分类和它们的代表性被测气体分别是什么？ 分为电阻型和非电阻型两大类。电阻型可分为1）表面电阻控制型，其代表性被测气体为可燃性气体；2）体电阻控制型，其代表性被测气体为乙醇、可燃性气体和氧气；非电阻型又可分为1）表面电位，其其代表性被测气体为硫醇；2）二级管整流特性，其代表性被测气体为氢气、一氧化碳、乙醇3）晶体管特性，其代表性被测气体为氢气和硫化氢。
设计题（20分，每个10分）
1．依据已学知识设计一光纤位移传感器（要求画出框架图，并解释位移与
输出信号的关系）
2．依据已学知识设计一种加速度传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）
3．用所学知识设计出一种压力传感器，说明他的工作原理？ P103 图4.10 光纤测压传感器 或者P151 图6.26
4．光纤干涉仪有较高的灵敏度，具有非常大的动态范围等优势。利用集成电路技术和目前的电光技术起来，请画出集成的迈克尔逊(Michelson)干涉仪，并写出具体部件。 5．依据已学知识设计一硒蒸发膜湿度传感器（标明电极） 图见书本P187 页 6．用热释电传感器设计一个热释电报警器? 7．CCD图像传感器的工作原理？ 8．依据已学知识设计一容器内液体重量传感器 9．依据已学知识设计一种热释电传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 10． 画出你所认知的一种光电式传感器，要求注明结构 如图是光电管 11． 设计微弯光纤传感器104页 12． 依据已学知识设计一种筒式压力传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）
工作片 补偿片 13． 依据已学知识设计一应变式感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 应变电阻1和4沉积在杆的凹面处 应变电阻2和3沉积在杆的凸面处 14． 依据已学知识，设计一个用差动变压式加速度传感器来测量某测试台平台振动的加速度（只画出原理图） 15． 依据所学知识，设计一种实现自相关检测传感器（只画出原理图） 16． 依据已学知识设计一种零差法检测的光纤相位传感器（要求只画出框架图） 17． 依据已学知识设计一光纤磁传感器（要求画出框架图，并解释位移与输出信号的关系） 答：书本P121，图4.38 18． 依据已学知识设计一种位移传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）（5分）
P101图4.7（a）所示
计算题（10分）
1. 对于钢材v=5000m/s,若要e=1％时，对L=1mm的应变计，其允许的最高工
作频率多大？
答： f=v（6e）1/2/πl =5×106×（6×0.01）1/2/（π×1）=390kHz
2. 某温度传感器特性方程为20dy/dt+5y=0.15x，其中y为输出电压（mV），x
为输入温度（℃），求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k。
用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计的灵敏度为5pC/g，电荷放大灵敏度为50mV/pC，当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V，试求机器的振动加速度。（g为重力加速度）
解：由题意知，振动测量系统（压电式加速度计加上电荷放大器）的总灵敏度 K=K1*K2=5pC/g*50mV/pC=250mV/g=U/a
式中U为输出电压，a为振动系数的加速度。 当输出电压为2V时，振动加速度为 a=U/K=2*10^3/250=8(g)
3. 已知均匀光纤的折射率为n1=1.50，相对折射率差为⊿=0.01，纤芯半径为a=25 ?m，试求：该光纤LP01模的截止波长。若?0=1?m，试计算光纤的归一化截止频率V及其中传输的模数量N各等于多少。(8％) 由，⊿=n1?n2=0.01，可得 n1n2=1.485 (3分) ?c?2?an12?n22=11.28?m (3分) VcV?2?a?n12?n22=27.14Hz (3分) V2N?=368 (3分) 24. 已知某二阶系统传器的自振频率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.5，若要求传感器的输出幅值误差小于5%，试确定该传感器的工作频率范围。 5. 某压电加速度传感器的电容为Cs=100pF，电荷灵敏度Kq=2.5pC/g，①求压
电加速度传感器的电压灵敏度；②外接电缆和示波器组成一个测量系统，电缆电容Cc=100pF，示波器的输入阻抗为Ri=100MΩ和并联电容为Ci=50pF，如测量系统允许的幅值误差为5%，最低可测频率是多少？ 6. 根据一阶(惯性)系统的传递函数：7. 答：设输入信号为δ函数, 即：
Y?s?k，求冲激响应。 ?G?s??X?s??s?1
且
??t?????,t?0 (0.1)
?0,t?0??????t?dt?1
(0.2)
根据拉普拉斯变化：
X?s??L???t???1 (0.3)
所以： Y?s??G?s??X?s? k/??G?s??s?1/? (0.4) 8. 6.
9. 7.频率响应特性可由频率响应函数表示。设输出信号x（t）=sinωt L{x（t）}=ω/s2+ω2求稳态响应。 Y（s）=kω/[τ(s+1/τ) (s2+ω2)] 求变换 其中Φ=-arctanωπ 稳定响应y（t）=ksin（ωt+φ）/（1+ω2τ2）