光电检测技术期末试卷试题大全

满足稳压管的工作条件

(1) 当4V时,

得输出电压为6伏时电阻

6K,

输出电压为9伏时电阻

3K,故

=1;

输出电压为8V时,光敏电阻的阻值为

=4K

,带入

,解得E=60lx

(2)与上面(1)中类似,求出照度E=34lx (3) 电路的电压灵敏度

五、(1) 光电池的等效电路图

(2) 流过负载电阻的电流方程

短路电流的表达式开路电压的表达式 (3) 电流方向如图所示

六、当光照射p-n结,只要人射光子能量大于材料禁带宽度,就会在结区产生电子-空穴对。这些非平衡载流子在内建电场的作用下,空穴顺电场方向运动,电子逆电场方向运动,在开路状态,最后在n区边界积累光电子,p区积累光生空穴,产生一个与内建电场方向相反的光生电场。光电二极管在正偏置时,呈单向导电性,没有光电效应产生,只有在反偏置或零偏置时,才产生明显的光电效应。其基本结构就是一个p-n结, 属于结型光生伏特效应。当光照射时,满足条件hv>Eg,则在结区产生的光生载流子将被内建电场拉开,于是在外电场的作用下形成了以少数载流子漂移为主的光电流,显然,光电流比无光照射时的反向饱和电流大的多,如果光照越强,表示在同样条件下产生的光生载流子越多,光电流就越大,反之,则光电流越小。

对于PIN管,由于I层的存在,使扩散区不会到达基区,从而减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间,而I层工作在反向,实际是一个强电场区,对少子起加速的作用。即使I层较厚,对少子的度越时间影响也不大,即提高了频率响应。同时,反偏下,耗尽层较无I层时要大的多,从而使结电容下降,也提高了频率响应。

七、

CCD有两种基本类型:一种是电荷包存贮在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面传输,这类器件称为表面沟道电荷耦合器件(SCCD);另一种是电荷包存贮在离半导体表面一定深度的体内,并在半导体内沿一定方向传输,这类称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件(BCCD)。 原理: 当满足远场条件L﹥﹥d2/λ时,根据夫琅和费衍射公式可得到

d=Kλ/Sinθ (1)

当θ很小时(即L足够大时)Sinθ≈tgθ= Xk/L

代入(1)式得 d=== …………..(2)

S——暗纹周期,S=XK/K是相等的,则测细丝直径d转化为用CCD测S测量简图

八(1) Solution The responsivity at M=1 in terms of the quantum efficiency is

(2) If Ipho is the primary photocurrent and ?0 is the incident

optical power then by definition

so that

1、光源选择的基本要求有哪些?

答: ①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。按检测的任务不同,要求的光谱范围也有所不同,如可见光区、紫外光区、红外光区等等。有时要求连续光谱,有时又要求特定的光谱段。系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。 ②光对光源发光强度的要求。为确保光电测试系统的正常工作,对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。

光源强度过低,系统获得信号过小,以至无法正常测试,光源强度过高,又会导致系统工作的非线性,有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器,同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。因此在设计时,必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计,并按估计来选择光源。 ③对光源稳定性的要求。不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。通常依不同的测试量来确定。稳定光源发光的方法很多,一般要求时,可采用稳压电源供电。当要求较高时,可采用稳流电源供电。所用的光源应该预先进行月化处理。当有更高要求时,可对发出光进行采样,然后再反馈控制光源的输出。 ④对光源其他方面的要求。光电测试中光源除以上几条基本要求外;还有一些具体的要求。如灯丝的结构和形状;发光面积的大小和构成;灯泡玻壳的形状和均匀性;光源发光效率和空间分布等等,这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足

2、光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电,试说明这两种供电电路的特点,举例说明它们分别适用于哪种情况?

答:采用阳极接地,负高压供电。这样阳极输出不需要隔直电容,可以直流输出,一般阳极分布参数也较小。可是在这种情况下,必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至少要有10~20mm,否则由于屏蔽筒的影响,可能相当大地增加阳极暗电流和噪声。如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩,并将它连接到阴极电位上,则要注意安全。 采用正高压电源就失去了采用负高压电源的优点,这时在阳极上需接上耐高压、噪声小的隔直电容,因此只能得到交变信号输出。可是,它可获得比较低和稳定的暗电流和噪声 3、在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度有什么特点,?为什么要把光

敏电阻制造成蛇形?

答:在微弱辐射下,光电导材料的光电灵敏度是定值,光电流与入射光通量成正比,即保持线性关系。

因为产生高增益系数的光敏电阻电极间距需很小(即tdr小),同时光敏电阻集光面积如果太小而不实用,因此把光敏电阻制造成蛇形,既增大了受光面积,又减小了极间距。

9、 为什么结型光电器件在正向偏置时,没有明显的光电效应?它必须在那种偏置状态?为什么?

答:因为p-n结在外加正向偏压时,即使没有光照,电流也随着电压指数级在增加,

所以有光照时,光电效应不明显。p-n结必须在反向偏压的状态下,有明显的光电效应产生,这是因为p-n结在反偏电压下产生的电流要饱和,所以光照增加时,得到的光生电流就会明显增加。

二~论述光电检测系统的基本构成,并说明各部分的功能。 1、下面是一个光电检测系统的基本构成框图:

(1)光源和照明光学系统:是光电检测系统中必不可少的一部分。在许多系统中按需要选择一定辐射功率、一定光谱范围和一定发光空间、分布的光源,以此发出的光束作为载体携带被测信息。

(2)被测对象及光学变换:这里所指的是上述光源所发出的光束在通过这一环节时,利用

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