光电检测技术期末试卷试题大全.docx

1、 光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性 噪声特性 量子效率 线性度 工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度 光谱响应度 积分响应度 响应时间 频率响应@噪声分类：热噪声 散粒噪声 产生 - 复合噪声 1/f 噪声 信噪比 S/N 噪声等效功率 NEP2、 、 光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用光电子学光电子器件）3、 光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、 光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属一半导体接触面上时，会在 PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势5、 、 光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应 太阳能光电池和测量光电池）6、 激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（ 定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转 光泵 谐振腔）7、 热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基 本功能是什么？（电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。

9 根据检查原理，光电检测的方法有哪四种直接作用法 差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种热释电效应 辐射热计效应 温差电效应）11、一般PS吩为两类，一维PSDffi二维PSD他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一名t方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类外光电效应 光电管 光电倍增管）二、 名词解释1、响应度（响应度（或称灵敏度）：是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量2、信噪比（是负载电阻上信号功率与噪声功率之比）3、光电效应（光电效应：光照射到物体表面上使物体的电学特性发生变化4、亮电流（光敏电阻两端加电压（直流或交流）无光照时，阻值很大，电流（暗电流）很小；光照时，光生载流子迅速增加，阻值急剧减少，在外场作用下，光生载流子沿一定方向运动，形成亮电流5、光电信号的二值化处理（将光电信号转换成“0”或“1”数字量的过程称为光电信号的二值化处理6、亮态前历效应（ 亮态前历效应 是指光敏电阻测试或工作前处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象）7、热释电效应（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）8、暗电流9、暗态前历效应暗态前历效应是指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后表 现为暗态前历越长，光电流上升越慢。

三、简答1、雪崩光电二极管的工作原理（当光敏二极管的PN结上加相当大的反向偏压（100〜200V）时，在结区产生一个很 强的电场，使进入场区的先生载流子获得足够的能量，在与原子碰撞时可使原子电 产，而产生新的电子一空穴对只要电场足够强，此过程就将继续下去，使PN结内电流急剧增加，达到载流子的雪崩倍增，这种现象称为雪崩倍增效应 2、光生伏特效应与光电导效应的区别和联系？（共性：同属于内光电效应区别：光生伏特效应是少数载流子导电的光电效应， 而光电导效应是多数载流子导电的光电效应3、什么是敏感器？敏感器与传感器的区别和联系？（将被测非电量转换为可用非电量的器件共性：对被测非电量进行转换区别：敏感器是把被测量转换为可用非电量，传感器是把被测非电量转换为电 量）4、发光二极管的工作原理在PN结附近，N型材料中的多数载流子是电子，P型材料中的多数载流子是 空穴，PN结上未加电压时构成一定的势垒，当加上正向偏压时，在外电场作用 下，P区的空穴和N区的电子就向对方扩散运动，构成少数载流子的注入，从 而在PN结附近产生导带电子和价带空穴的复合一个电子和一个空穴对每一 次复合，将释放出与材料性质有关的一定复合能量，这个能量会以热能、光 能、或部分热能和部分光能的形式辐射出来。

5、说明电子器件与热电器件的特点光子器件热电器件响应波长有选择性，一般有截 止波长，超过该波长，器件无 响应响应波长无选择性，对可见 光到远红外的各种波长的辐射同样敏感响应快，吸收辐射产生信号需 要的时间短， 一般为纳秒到 几百微秒响应慢，一般为几毫秒6、PIN型的光电二极管的结构、工作原理及特点（它的结构分三层，即P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I层， 它是用高阻N型硅片做I层，然后把它的两面抛光，再在两面分别作 N饼口 P你质 扩散，在两面制成 欧姆接触而得到PIN光电二极管原理：层很厚，对光的吸收系 数很小，入射光很容易进入材料内部被充分吸收而产生大量的电子-空穴对，因而大幅度提供了光电转换效率，从而使灵敏度得以很高两侧 P层和N层很薄，吸收 入射光的比例很小，I层几乎占据整个耗尽层，因而光生电流中漂移分量占支配地 位，从而大大提高了响应速度特点： PIN管的最大特点是频带宽，可达10GHz 缺点：由于I层的存在，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安7、热辐射检测器通常分为哪两个阶段？哪个阶段能够产生热电效应第一步:是热探测器吸收红外辐射引起温开，这一步对各种热探测器都一样； 第二步:利用热探测器某些温度效应把温升转换为电量的变化。

第二阶段）8、光电检测系统由哪几部分组成？作用分别是什么？（#光学变换时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽 空域变换：光学扫描光学参量调制：光强、波长、相位、偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息光电变换光电/热电器件（传感器）、变换电路、前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）电路处理放大、滤波、调制、解调、A/D、D/A、微机与接口、控制9、简述光电检倍增管的结构组成和工作原理（光电倍增管主要由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统、和阳 极5部分组成@1光照射到阴极转换成电子，出射到下一电极@2fe子撞到下一电极，倍增，更多的电子出射，直奔下一电极@.3经过若干次倍增，到达阳极，形成信号电流10简述CC喘件的结构和工作原理（MOS1容器件+输入输出端=CCDCcd的工作原理：由目标发射来的光学图像，经透镜聚焦后成像在CCD的像敏单元在耗尽层中或距耗尽层为一定范围内的光生电子迅速被势阱收集，汇集到界面附近 形成电荷包，存储在像敏单元中电荷包的大小与光强和积分时间成正比电荷包在时钟脉冲作用下，由转移寄存器读出即在CCD栅极上施加按一定规律变化、大小超过阈值的电压，则在半导体表面形 成不同深浅的势阱。

势阱用于存储信号电荷，其深度同步于信号电压变化，使阱内 信号电荷沿半导体表面传输，最后从输出二极管送出视频信号11、简述热电偶的工作原理（热电偶工作原理是基于赛贝克（seeback）效应，即两种不同成分的导体两端连接成 回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象12、光电二极管的工作模式有哪几种？都分别用于什么场合？四、分析1、根据电路说明光电耦合器的作用12VB2B14N25Q111K+12V1K4N25Q11U16.2KY1U1 6.2K30G6Y233K33K30G6Q12Q122、分析下面电路的工作过程220V五、应用题1、举例说明脉冲方法测量长度的原理被测物体L在传送带上以速度v前进，光电传感器将物体的长度 L转换成脉冲来 开启门电路，计数器将计下与脉宽对应的高频脉冲数N ,则2、举例说明补偿测量方法的原理（补偿测量法是通过调整一个或几个与被测物理量有已知平衡关系（或已知其值） 的同类标准物理量，去抵消（或补偿）被测物理量的作用，使系统处于补偿或平衡 状态处于补偿状态的测量系统，被测量与标准量具有确定的关系，由此可测得被 测量值，这种方法称为补偿法3、举例说明象限探测器的应用。

四象限探测器主要被用于 激光准直、二维方向上目标的 方位定向、位置探测等领 域下图为简单的激光准直原理图用单模激光器作光源因为它有很小的光束发散 角，又有圆对称界面的光强分布，很有利于作准直用图中激光射出的光束用倒置 望远系统L进行扩束，倒置望远系统角放大率小，于是光束发散角进一步压缩，射 出接近平行的光束投向四象限管，形成一圆形亮斑光电池AG BD两两接成电桥，当光束准直时，亮斑中心与四象限管十字沟道重 合，此时电桥输出信号为零若亮斑沿上下左右有偏移时，两对电桥就相应于光斑偏离方向而输出电信号哪个探测器被照亮斑的面积大，输出信号也大这种准直仪可用于各种建筑施工场合作为测量基准线4、举例说明光敏电阻的应用（举例一：照明灯的光电控制电路基本功能：根据自然光的情况决定是否开灯 基本结构：整流滤波电路；光敏电阻及继电器控制；触电开关执行电路障为灯向切抖和不跖基本原理：光暗时，光敏电阻的阻值很高，继电器关，灯亮；光亮时，光敏电阻阻值降低，继电器工作，灯关 举例二：把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方，把带动大门的电动机接在通电动机电路，电动机带动大门打开)干簧管的电路中，那么夜间汽车开到大门前，灯光照射光敏电阻时，干簧继电器接电子科技大学二零零七 至二零零 \学年第一二学期期——考试光电检测技术课程考试题 “卷 （120分钟）考试形式：开卷 考试日期2009—年6_月12日课程成绩构成：平时20 分、期中 分，实验 分，期末 80 分一一二四五六七八九十合计一、填空题（每空一分，共15分）1、入射光在两介质分界面的反射率与（）有关。

2、已知本征硅的禁带宽度Eg=1.2eV,则该半导体材料的本征吸收长波限为（ ）3、某一干涉仪的最高频率为20MHz选用探测器的时间常数应小于（）4、温度越高，热辐射的波长就（）5、光电检测是以光信息的变换为基础，它有（）和（）两种基本工作原理6、光电探测器的物理效应通常分为（）、（）、（ ）7、光电检测系统主要由（）、（）、（）和（ ）8、光电三极管的增益比光电二极管（），但其线性范围比光电二极管（ ）二、判断题（每题一分，共1 0分）1、 PIN 管的频率特性比普通光电二极管好2、提高载流子平均寿命能同时提高光电导器件的增益及其截止频率3、有基极引线光电三极管可作为光电二极管和无基极引线光电三极管使用4、对光源进行调制即可消除光源。