光电检测试题

光电检测试题
光电检测试题

A. 禁带

B. 价带

C. 导带

D. 满带

3.在给定λl~λ2波长范围内,某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比,称为( B ).

A. 辐射效率

B. 发光效率

C. 光谱功率

D. 空间光强

4. 热效应较大的光是( C ).

A. 紫光

B. 红光

C. 红外

D. 紫外

5.结型光电器件与三极管连接,保证放大,要接在( C ).

A.集射极间短路

B. 基集极间短路

C. 基射极间正偏

D. 基集极间反偏

6. 为了实现均匀倍增,雪崩光电二极管衬底掺杂材料要求( A ).

A.浓度均匀

B. 浓度大

C. 浓度小

D. 浓度适中

7. 波长为10 μm的光线属( C )。

A. 近红外线

B.中红外线

C. 远红外线

D.极远红外线

8.光纤折射率纤芯n1、包层n2、外套n 3的关系是( B ).

A. n1> n2> n3

B. n1> n3> n2

C. n3> n2> n1

D. n2> n3> n1

9.波长为1mm的波属于( B ).

A. 远红外线

B. 太赫兹波

C. 可见光

D. X射线

10.硅光电二极管与硅光电池比较,前者( A ).

A.掺杂浓度低B.电阻率低

C.零偏工作D.光敏面积大

11.卤钨灯是一种( B ).

A.气体光源

B. 热光源

C. 冷光源

D. 激光光源

12. 下列光源中,最佳的彩色摄影用光源是( A ).

A.氙灯B.氢灯

C.汞灯D.汞氙灯

13. 光的发射,属于受激发射的器件是( A ).

A. LD

B. LED

C. CCD

D. PMT

14.在光电倍增管中,产生光电效应的是( A ).

A.阴极 B. 阳极 C. 倍增极 D. 玻璃窗

15.像管中( D )的出现和使用,成为了第一代像管出现的标志性部件。

A.负电子亲和势阴极;

B.电子光学系统;

C.微通道板MCP; D.光纤面板

16.半导体结中并不存在( D ).

A. PN结

B. PIN结

C. 肖特基结

D.光电结

17.光通量是辐射通量的( A )倍.

A. 683

B. 1/683

C. 863

D. 1/863

18

A

B C D

19 D

A. 氙灯

B. CO2激光器

C. 氦氖激光器

D. 飞秒脉冲激光器

20.面阵CCD主要是通过( A )工作.

A. 电荷

B. 电压

C. 电流

D. 电阻

二、多项选择题(每题2分,共10分)

1. 光电效应有(ABCDE )。

A.光电导效应

B.光生伏特效应

C. 内光电效应

D.丹培效应

E.光子牵引效应

2. 面阵CCD种类有( ABC ).

A. FT

B. ILT

C. FIT

D. FF

E. I I

3. 线阵CCD的组成包括(ABCDE ).

A. ID

B. IG

C. OD

D. OG

E. MOS

4. CCD的种类有(ABCDE ).

A. 红外CCD

B. 可见光CCD

C. X射线CCD

D. 紫外CCD

E. 微光CCD

5. 依热效应分,热探测器种类有(ABCDE ).

A. 辐射热计

B. 辐射热电偶

C. 辐射热电堆

D. 热释电探测器

E. 高莱管

三.填空题(每空1分,共10分)

1.光电二极管的PN结工作在反偏状态,它的反向电流会随光照强度的增加而增加。

2.吸收量M与投射的辐射线量E的比率称为吸收系数.

3.斯忒藩----玻耳兹曼定律,某一温度物体总辐出度为σT4.

4.按光波在时间、空间上的相位特征,将光源分为相干和非相干光源.

5.半导体受光照后电流增加的现象,称为光电导效应.

6. S(λ)=U(λ)/Ф(λ),S(λ)称为光电器件的光谱灵敏度

7.人眼按不同照度下的响应可分为明视觉、暗视觉。

四.简答计算题(共40分)

1. 什么是热光源?(5)

物体由于温度较高而向周围温度较低环境发射热量的形式称为热辐射,这种物体称为热辐射源。

2. 简述LED的发光原理。(10分)

光电二极管在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。

3. 何谓“白噪声”?何谓“1/f噪声”?要降低电阻的热噪声应采用什么措施?(10)

答:功率谱大小与频率无关,称为白噪声;功率谱与1/f成正比,称为1/f噪声。热噪声功率公式看出,热噪声与温度、频宽、电阻的倒数成正比,因此要降低温度;常温时,工作范围要在1012Hz频率以下。

4. 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U0=0.6V。在E=100 lx的光照下,输出电压U1=2.4 V。求:(1)2CU2的暗电流;(2)2CU 2的电流灵敏度。(15分)

已知:U0=0.6V,E=100 lx,U1=2.4 V 求I D和S E

解:(1) 根据运算放大器虚短和虚断原理,由于运算放大器电阻很大,两输入端的信号差值很小,近似为零,估算2CU2中电流

则流过R上的电流I0近似为流过2CU2的暗电流为I D

I0=I D=U0/R=0.6V/1.5MΩ=0.4×10-6A=0.4μA

(2)当受到光照时,2CU2的电流

I P=U1/R =2.4/1.5=1.6 μA

又I P=S E E

∴S E=I P/E=1.6μA/100 lx=1.6×10-8(A/lx)

河南大学物理与电子学院200 -200 学年第学期期末考试

光电检测技术题库试卷(二)参考答案

一单项选择题(每小题2分,共40分)

1.光度量是辐射度量的( C )倍.

A.683

B. V(λ)

C.683 V(λ) D . 1/683 V(λ)2.波长为500nm的波属于( C ).

A. 远红外线

B. 太赫兹波

C. 可见光

D. X射线

3.任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都小于1,称为(B ).

A.黑体B.灰体C.黑洞D.绝对黑体

4.半导体中受主能级的位置位于( A )中.

A. 禁带

B. 价带

C. 导带

D. 满带

5.斯忒藩----玻耳兹曼定律为( A )。

A. σT 4

B. σT2

C. Tλm=B

D. α(λ,T)= ε(λ,T)

6. 热敏电阻的种类不包括( D ).

A. PTC

B. NTC

C. CTC

D. ZTC

7. 属于相干光源的是( C ).

A.气体放电灯

B. 黑体辐射器

C. 固体激光器

D. 发光二极管

8.下列光源中,最佳的彩色摄影用光源是( A ).

A.卤钨灯B.氘灯C.汞灯D.汞氙灯

9.属于成像的器件是( C ).

A. LD

B. LED

C. CCD

D. PMT

0.充气卤钨灯是一种( B ).

A.气体光源

B. 热光源

C. 冷光源

D. 激光光源

11.TDICCD表示的是( B )CCD.

A. 增强型;

B. 时间延迟型;

C. 电子轰击模式;

D. 红外.

12.热效应较小的光是( D ).

A. 紫光

B. 红光

C. 红外

D. 紫外

13.在光电倍增管中,产生二次电子发射的是( C ).

A.阴极 B.阳极 C. 倍增极 D. 玻璃窗

14.光纤纤芯、包层、外套的折射率n1、n2、n0的关系是( D ).

A. n1> n2> n0

B. n2> n0> n1

C. n0> n2> n1

D. n1> n0> n2

15.光照一定,短路电流与入射光波长的关系,属光电池的( C )特性:

A. 频率;

B. 伏安;

C. 光谱;

D. 温度.

16.像管中( C )的出现和使用,成为了第二代像管出现的标志性部件。

A.负电子亲和势阴极;

B.电子光学系统;

C.微通道板MCP; D.光纤面板

17.充气白炽灯主要充入( A ).

A. 氩气

B.氙气

C. 氖气

D.氪气

18.硅光电二极管与硅光电池比较,后者( B ).

A.掺杂浓度低B.电阻率低

C.反偏工作D.光敏面积小

19.线阵CCD主要是通过( A )工作.

A. 电荷

B. 电压

C. 电流

D. 电阻

20.彩色CCD有( C )种.

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

二、多项选择题(每题2分,共10分)

1.固体发光器件有(ABCDE )。

A. LCD

B. PDP

C. ECD

D. EPD

E. VFD

2. 结型光电器件的特点( ABCDE ):

A. 有极性

B. 灵敏度与光源光谱有关

C. 响应速度决定于RC

D. 参量与温度有关E.易受电磁场干扰

3.光电池有(ABCD)种类。

A. 硅光电池

B. 硒光电池

C.锗光电池

D. 砷化镓光电池

E.锂光电池

4. 热敏电阻的种类有(ABC )。

A. PTC

B. NTC

C. CTC

D. WTC

E. ZTC

5. 光电效应有(ABCDE )。

A.光电导效应

B.光生伏特效应

C. 光电效应

D.光磁电效应

E.光子牵引效应

三.填空题(每空1分,共10分)

1.吸收比是物体吸收量与投射的辐射能量的比值.

2.FTCCD指的是帧转移型CCD.

3.紫外光的热辐射比红外光小.

4. 光电池的PN结工作在零偏状态,它的开路电压会随光照强度的增加而增加。

.光源单位时间内向所有方向发射的能量,称为辐功率(辐通量).

8.半导体受光照,在结区两边产生势垒的现象称光生伏特效应.

9.光在光纤内形成驻波的光线组称为模.

四.简答计算题(共40分)

1. 试述光电二极管与光电池的区别。(8分)

区别有四:光电二极管电阻大、掺杂小、面积小、反偏工作;光电池电阻小、掺杂大、受光面积大、电阻小、无偏状态工作。

2. 什么是外光电效应?(8分)

外光电效应是指,光照射在金属上,金属向外发射电子的效应。

3. 为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应?必须工作在哪种偏置状态?(12分)

1)正偏效果―――正向导电,电场电流IF较大;光照电流IP相对来说可以忽略,即有无光光照基本上不影响电流大小;正偏时起不到光电检测效果。

2)零偏置或反偏效果―――无光照时有暗电流,即反向饱和漏电流,其值很小,几乎为零;有光照时,电子空穴对增加,光照电流较大,有无光照反差较大,可以作为检测元件,进行光电检测。因此结型器件必须工作在零偏置或反偏工作状态。

4.现有GDB-423型光电倍增管的光电阴极面积为2 cm2,阴极灵敏度S k 为25μA/lm,倍增系统的放大倍数为105,阳极额定电流为20 μA,求允许的最大光照。(12分)

已知S k=25μA/lm A k=2 cm2=2×10-4m2M=105 I P=20 μA 求E max=?

解:依公式S k= I k / Φ I k = I P / M

Φ= I k / S k= I P / M S k= 20 μA/105/(25μA/lm)=0.8×10-5(lm)

E=Φ/S=0.8×10-5 (lm)/ 2×10-4m2=0.04 (lx)

最大光照度为0.04 lx。

5. 光电效应有(ABCDE )。

A.光电导效应

B.光生伏特效应

C. 光电效应

D.光磁电效应

E.光子牵引效应

解:依公式S k= I k / Φ I k = I P / M

Φ= I k / S k= I P / M S k= 20 μA/105/(25μA/lm)=0.8×10-5(lm)

E=Φ/S=0.8×10-5 (lm)/ 2×10-4m2=0.04 (lx)

最大光照度为0.04 lx。

河南大学物理与电子学院200 -200 学年第学期期末考试

光电检测技术题库试卷(三)参考答案

一、单项选择题(每小题2分,共40分)

1.白炽灯是一种( B ).A.气体光源 B. 热光源C. 冷光源 D. 激光光源2.维恩位移定律为( C )。

A. σT 4

B. σT2

C. Tλm=B

D. α(λ,T)= ε(λ,T)

3.ICCD表示的是( A )CCD.

A. 增强型;

B. 时间延迟型;

C. 电子轰击模式;

D. 红外.

4.波长为2mm的波属于( B ).

A. 远红外线

B. 太赫兹波

C. 近红外线

D. X射线

5.在给定λl~λ2波长范围内,某一辐射源发出的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比,称为( B ).

A. 辐射效率

B.发光效率

C. 光谱功率

D.空间光强

6.在发光二极管中,产生发光的是在( C ).

A.P区 B. N区 C. 结区 D. 玻璃窗

7.半导体中施主能级的位置位于( B ).

A. 禁带低

B. 禁带顶

C. 导带顶

D. 价带低

8.像管中( A )的出现和使用,成为了第三代像管出现的标志性部件。

A.负电子亲和势阴极;

B.电子光学系统;

C.微通道板MCP; D.光纤面板

9.光纤中光传播的条件是( D ).

A. 光入射角大于临界角

B. 光入射角小于临界角

C. 光入射角等于临界角

D. 光入射角大于等于临界角

10.属于自发辐射的光源是( B ).

A. LD

B. LED

C. CCD

D. PMT

11.下列光源中,最佳的彩色摄影用光源是( A ).

A.镝灯B.氘灯C.汞灯D.汞氙灯

12.在大气层外的卫星上,测得太阳光谱的峰值波长为456.0 nm。求出太阳表面的温度。( A ).

A.6353K B. 7353K C. 3353K D. 8353K

13.激光发光是( B) :

A. 自发辐射

B.受激辐射

C. 热辐射

D.电致发光

14.光敏电阻的主要作用是( D ):

A. 光电检测

B. 红外探测

C. 光电开头

D. 光电探测与控制

18.数值孔径表示为( B ).

A .212201

sin n n n c -=θ B . 222101sin n n n c -=θ C .222011sin n n n c -=θ D . 20

2121sin n n n c -=θ 16. D )。

A. 近红外线

B. 中红外线

C. 远红外线

D. 极远红外线

17.光电倍增管的高压模块,其输入电压一般为直流( D ).

A .1000V

B .100V

C .10000V

D .15V

18.充气白炽灯主要充入( B ).

A. 氢气

B.氮气

C. 氖气

D. 氪气

19.对于同一种型号的光敏电阻来讲,在不同的光照度和不同环境温度下,其光电导灵敏度与时间常数( B ),如果照度相同而温度不同时,二者(B ).

A .相同;不同;

B .不同;不同;

C .不同;相同;

D .相同;相同。

20.辐通量是光通量的( B )倍.

A. 683

B. 1/683

C. 863

D. 1/863

二、多项选择题(每题2分,共10分)

1. 热效应相对较大的三个光和物体是( BCE ).

A. 紫光

B. 红光

C. 高温物体

D. 低温物体

E. 低频率的光 2. 属于相干光源的是( CE ).

A.气体放电灯

B. 黑体辐射器

C. 固体激光器

D. 发光二极管

E. 气体激光器

3.光电传感器的常用光电元件( ABCD ).

A. 普通光电二极管

B.雪崩光电二极管

C. 光电晶体管

D. 肖特基光电二极管

E. 光电耦合器件

4. 光子探测器有( ABCDE )类型.

A .外光电效应

B .内光电效应

C .光电导效应

D .光生伏特效应 E. 磁光效应

5. 结型光电器件的特点 ( ABCDE ):

A. 有极性

B. 与光强弱有关

C. 响应速度决定于RC

D. 暗电流 E .灵敏度与频带宽度乘积为常数

三.填空题 (每空1分,共10分)

1. 吸收量 与投射的辐射线量的比率,称为吸收比.

2.ILTCCD 指的是行间转移型CCD.

3.不需加偏置电压就能把光转化为电的器件,称为 光电池 .

4.金属电阻具有 正 温度系数.

5.光电二极管需要 反 偏工作.

6.Φ

=K k I S 称为 阴极灵敏度。

7.人眼的明视觉完全由锥状细胞起作用。

8.光电倍增管阴极和第一倍增极间、末级和阳极之间的电压应设置与电源电压无关。

9.光敏电阻的阻值与环境温度有关,光照升高光敏电阻的阻值降低。

四.简答计算题(共40分)

1. 什么是内光电效应?(5分)

光照射在半导体材料上,能改变材料电导效应或产生光生伏特效应

2. 说出PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点,为什么PIN管的频率特性比普通光电二极管好?(10分)

PIN快速光电二极管、消除在PN结外光生载流子的扩散运动时间,在P区与N区之间插入一层电阻率很大的I层、耗尽层厚度增加,增大了对光的吸收和光电变换区域,提高了量子效率。结电容小,增加了对长波的吸收,提高了长波灵敏度,可承受较高的反向偏压,使线性输出范围变宽。

雪崩光电二极管掺杂浓度均匀,缺陷少,漏电流小, APD的结构设计,使它能承受高的反向偏压,从而在PN结内部形成一个高电场区,结区产生的光生载流子受强电场的加速,将获得很大的能量,在与原子碰撞时可使原子电离,产生新的电子-空穴对,在往下的过程中重复此情况,使PN结的电流急剧增加。特点:APD能提供内部增益达一百到一千倍、0.5ns响应时间、噪声功率10-15W、接近反向击穿。工作速度更高。

PIN管由于增加了I层,使结变宽,结电容减小,因而时间常数变小,f=1/2πRC,所以频率特性好。

.试说明光伏效应原理。(6分)

PN结光伏效应―――PN结受光照,产生光生电子空穴对,由势垒产生的内建电场了与内建电场相反的光伏电场使它们在空间分开在结区两侧,而产生电位差的现象

(将空穴拉到P区,电子拉到N区,最后在结区产生与内建电场相反的光生电动势)或说光照使内建电场削弱,相当于产生了与内建电场相反的光伏电场。

4.光敏电阻R与R L=2kΩ的负载电阻串联后接于U b=12 V的直流电源上,无光照时负载上的输出电压为U1=20 mV,有光照时负载上的输出电压U2=2 V。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S g=6×10-6s/lx,求光敏电阻所受的照度。

(14分)

已知R L=2kΩ;U b=12 V;U1=20 mV;U2=2 V

求1)R

亮和R

;2)求E=?

解:1)依公式U=IR U1=I1R L I1=U1/R L=20×10-3/2×103=1×10-5 U b-U RL=U RP=12-20×10-3

R暗=U RP/ I1=12-20×10-3/1×10-5=1.2×106Ω=1.2MΩ

U2=I2R L I2=U2/R L=2/2×103=1×10-3

U b-U RL=U RP=12-2=10V

R亮=U RP/ I2=10/1×10-3=10×103Ω

2)依S g=g/E和g= 1/ R

E=g/ S g=1/10×103/6 × 10-6=16.66 lx

河南大学物理与电子学院200 -200 学年第学期期末考试

光电检测技术题库试卷(四)参考答案

一单项选择题(每小题2分,共40分)

1.PN结光生伏特效应( A ).

A. 空穴集中的P区结表面; B . 空穴集中的N区;

C. 空穴集中的P区外表面;

D. 空穴集中的N区外表面.

2.基尔霍夫定律为( D )。

A. σT 4

B. σT2

C. Tλm=B

D. α(λ,T)= ε(λ,T)

3.辐射量是光度度量的( D )倍.

A.683

B. V(λ)

C.683 V(λ) D . 1/683 V(λ)

4. 太阳光经过大气,其中100nm~200nm的光被( A )吸收.

A.氧分子B.臭氧C.二氧化碳D.氮原子

5.下列光源中,最佳的彩色摄影用光源是( A ).

A.白炽灯B.钠灯C.高压汞灯D.汞氙灯

6. 氙灯是一种( A ).

A.气体光源

B. 热光源

C. 冷光源

D. 激光光源

7. 充气白炽灯主要充入( B ).

A. 氢气

B. 氯化碘

C. 氖气

D. 氪气

8.某一干涉测振仪的最高频率为20 MHz,选用探测器的时间常数应小于多少?( A ).

A. 8×10-9s

B. 6×10-8s

C. 3×10-7s

D. 4×10-5s

9.光电池电流滞后于光照,属于光电池的( A )特性:

A. 频率;

B. 伏安;

C. 光谱;

D. 温度.

10.发光二极管的工作条件是( B ).

A.加热 B. 加正向偏置 C. 加反向偏置D. 加光照

11.EBCCD表示的是( C )CCD.

A. 增强型;

B. 时间延迟型;

C. 电子轰击模式;

D. 红外.

12. Ag-O-Cs 材料,主要用于( A )变像管光阴极.

A. 红外

B. 紫外

C. 可见

D. X射线

13. 辐通量相同时,光通量较大的光的波长是( A )nm.

A.555

B.590

C.620

D.780

14. ZnS的发光是( D ) :

A. 自发辐射

B.受激辐射

C. 热辐射

D.电致发光

15.半导体中受主能级的位置位于( A ).

A. 禁带低

B. 禁带顶

C. 导带顶

D. 价带低

16.下面哪个不属于摄像管的功能( D ).

A. 光电变换

B. 电荷积累

C. 扫描输出

D. 信号变换

17.波长为40μm 的波属于( B ).

A. 中红外线

B. 太赫兹波

C. 可见光

D. 无线电波

18.结型光电器件与三极管连接,保证放大,要接在( A ).

A. 基射极间正偏

B. 基集极间正偏

C. 基射极间反偏

D. 基集极间正偏

19.属于激光光放大的器件是( A ).

A. LD

B. LED

C. CCD

D. PMT

20.目前最好反隐身战术主要通过( B )来实现.

A .红外技术

B .微波技术

C .THz 技术

D .微光技术

二、多项选择题(每题2分,共10分)

1.结型红外探测器件种类有( ABCDE )。

A. 同质结

B. 异质结

C. 肖特基结

D. 雪崩管

E. 量子阱

2. 属于非相干光源的是( ABD ).

A.气体放电灯

B. 黑体辐射器

C. 固体激光器

D. 发光二极管

E. 气体激光器

3.光电倍增管的主要参数有( ABCDE )。

A. 阴极灵敏度

B.阳极灵敏度

C. 暗电流

D. 放大倍数

E.线性

4. 光电传感器使用的光电元件有( ABCDE ).

A.光电导体

B.光电倍增管

C. 光电晶体管

D. 肖特基光电二极管

E. 光电耦合器件

5. 热敏电阻的种类包括( ABC ).

A. PTC

B. NTC

C. CTC

D. ZTC

E. ETC

三.填空题 (每空1分,共10分)

1.吸收比小于1,且对各种光的吸收都相同的物体称为 灰体 .

2.Φ

I S a a 称为光电倍增管的 阳极灵敏度 。 3.人眼的暗视觉完全由 杆 状细胞起作用。

4.输入脉冲在光纤中,由于光波的群速度不同而出现的脉冲展宽现象,称为 色散 .

5.FITCCD 指的是帧行间转移型CCD..

6.真空能级E 0和导带底能级E c 之差称为电子亲和势.

7. 温度升高时,半导体热敏电阻的阻值 减少 .金属电阻值 增加 .

8. 按照光纤在检测系统中所起的作用分类,光纤传感器包括 功能型 传

感器和非功能型传感器

四.简答计算题(共40分)

1.什么叫光伏效应?(5分)

半导体受光照,产生电子-空穴对,在结电场作用下,空穴流向P区,电子流向N区,在结区两边产生势垒的效应。

2.光敏电阻与结型光电器件有什么区别?(10)

(1)产生光电变换的部位不同。光敏电阻不管哪一部分受光,受光部分的电导率就增大;而结型器件,只有照射到PN结区或结区附近的光才能产生光电效应,光在其他部位产生的非平衡载流子,大部分在扩散中被复合掉,只有少部分通过结区,但又被结电场所分离,因此对光电流基本上没有贡献。

(2)光敏电阻没有极性,工作时可任意外加电压;而结型光电器件有确定的正负极性,但在没有外加电压下也可以把光信号转换成电信号。

(3)光敏电阻的光电导效应主要依赖于非平衡载流子的产生与复合运动,时间常数较大,频率响应较差;结型器件的光电效应主要依赖于结区非平衡载流子中部分载流子的漂移运动,电场主要加在结区,弛豫过程的时间常数(可用结电容和电阻之积表示)相应较小,因此响应速度较快。

(4)光敏电阻内增益大。有些结型光电器件,如光电三极管、雪崩光电二极管等有较大的内增益作用,因此灵敏度较高,也可以通过较大的电流。

光电导器件(光敏电阻)和结型器件相比各有优缺点,因此应用于不同场合。3.负电子亲合势光电阴极的能带结构如何?它具有哪些特点?(10分)答:真空能级降到导带之下;量子效率高、光谱响应率均匀,且光谱响应延伸到红外、热电子发射小、光电子的能量集中。

4.已知 CdS光敏电阻的最大功耗为 40 mw,光电导灵敏度S g=0.5 × 10-6s /lx,暗电导g0=0,若给 CdS光敏电阻加偏置电压20 V,此时入射到 CdS光敏电阻上的极限照度为多少勒克司?

解: 已知 W=40mW S g=0.5 × 10-6s/lx; 暗电导g0=0 V=20V 求E =?

因光敏电阻的阻值不随外电压变化,仅取决于光能量。暗电导可忽略

1)W=IU I=W/U又因为I=gU g= I/U = W/U2 =(40×10-3)/202=10-4(S)

2)又因为S g=g/E E=g/ S g=10-4/(0.5 × 10-6s/lx)=2×102(lx) 答:此时入射到 CdS光敏电阻上的极限照度为2×102勒克司。

河南大学物理与电子学院200 -200 学年第学期期末考试

光电检测技术题库试卷(五)参考答案

一单项选择题(每小题2分,共40分)

1. 结型光电器件与三极管连接,保证放大,要接在( A ).

A.基射极间短路

B. 基集极间短路

C. 基射极间反偏

D. 基集极间正偏

硅光电池特性测试实验报告

硅光电池特性测试实验报告 系别:电子信息工程系 班级:光电08305班 组长:祝李 组员:贺义贵、何江武、占志武 实验时间:2010年4月2日 指导老师:王凌波 2010.4.6

目录 一、实验目的 二、实验内容 三、实验仪器 四、实验原理 五、注意事项 六、实验步骤 七、实验数据及分析 八、总结

一、实验目的 1、学习掌握硅光电池的工作原理 2、学习掌握硅光电池的基本特性 3、掌握硅光电池基本特性测试方法 4、了解硅光电池的基本应用 二、实验内容 1、硅光电池短路电路测试实验 2、硅光电池开路电压测试实验 3、硅光电池光电特性测试实验 4、硅光电池伏安特性测试实验 5、硅光电池负载特性测试实验 6、硅光电池时间响应测试实验 7、硅光电池光谱特性测试实验 设计实验1:硅光电池光控开关电路设计实验 设计实验2:简易光照度计设计实验 三、实验仪器 1、硅光电池综合实验仪 1个 2、光通路组件 1只 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对(红色,50cm) 10根 5、2#迭插头对(黑色,50cm) 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台 四、实验原理 1、硅光电池的基本结构 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用,硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元,深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。 零偏反偏正偏 图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区 图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区,当P型和N型半导体材料结合

光电检测技术试题及答案

光电检测技术试题及答案 光电检测技术试题及答案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NEP 2、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—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PSD分为两类,一维PSD和二维PSD,他们各自用途是什么?

光电测试考试资料整理

第一章: 1.试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。 答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间 的定量关系,通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题 [2]收到的限制:当电磁波的波长增大时,所能获得的图像分辨力将显著降低。 对波长超过毫米量级的电磁波而言,用有限孔径和焦距的成像系统所获得的 图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。 目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外, 用于成像的电磁波也存在一个短波限。通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen射线)与y 射线(Gamma射线)波段。 这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力,所以,宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。 2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?答:[1]应用:(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系 统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示 [2]突破了人眼的限制: (1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以 捕捉人眼无法分辨的细节(4)可以将超快速现象存储下来

3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点? 答:[1]直视型:用于直接观察的仪器中,器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分,可直接显示输出图像,通常 使用光电发射效应,也成像管.[2]电视型:于电视摄像和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光 图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应,不直接显示图像. 4.什么是变像管?什么是像增强器?试比较二者的异同。 答:[1]变像管:接收非可见辐射图像,如红外变像管等,特点是入射图像和出射图像的光谱不同。[2]像增强器:接 收微弱可见光辐射图像,如带有微通道板的像增强器等,特点是入射图像极其微弱,经过器件内部电子图像能量增强 后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。[3]异同、相同点:二者均属于直视型光电成像器件。不同点:主要 是二者工作波段不同,变像管主要完成图像的电磁波谱转换,像增强器主要完成图像的亮度增强。 5.反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些? 答:[1]转换系数(增益)[2]光电灵敏度(响应度)-峰值波长,截止波长 6.光电成像过程通常包括哪几种噪声? 答:主要包括:(1)散粒噪声(2)产生一复合噪声(3)温度噪声(4)热噪声(5)低频噪声(1/f噪声)(6)介质损耗噪声(7)电 荷藕合器件(CCD)的转移噪声 第二章:

光电探测技术实验报告

光电探测技术实验报告 班级:08050341X 学号:28 姓名:宫鑫

实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻,不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 实验所需部件: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻(选配单元)、电压表、 各种光源、遮光罩、激光器、光照度计(由用户选配) 实验步骤: 1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩 盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻 R暗,移开遮光罩,在环境光照下测得的光敏电阻的 阻值为亮电阻,暗电阻与亮电阻之差为光电阻,光 电阻越大,则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻, 试作性能比较分析。 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图(3)接线,电源可从+2~+8V间选用,分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L,亮电流与暗电流之差称为光电流,光电流越大则灵敏度越高。 分别测出两种光敏电阻的亮电流,并做性能比较。 图(2)几种光敏电阻的光谱特性 3、伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。 按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流,并尝试高照射光源的光强,测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果填入表格并作出V/I曲线。 注意事项: 实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。光源照射时灯胆及灯杯温度均很高,请勿用手触摸,以免烫伤。实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法,同时也须考虑到环境光照的影响。

光电检测技术期末试卷试题大全

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NEP 2、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—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PSD分为两类,一维PSD和二维PSD,他们各自用途是什么? (一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置;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)

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在(0.38m μ)范围内的电磁辐 μ)到(0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中,用来定量地描述辐射能强度的量有两类,一类是(辐射度学量),另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性,既是(电磁波),又是(光子流)。光的传播过程中主要表现为(波动性),但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的(粒子性)。 二、概念题 1、视见函数:国际照明委员会(CIE)根据对许多人的大量观察结果,用平均值的方法,确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度,称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量:辐射通量又称辐射功率,是辐射能的时间变化率,单位为瓦(1W=1J/s),是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度:由辐射表面定向发射的的辐射强度,除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度:辐射强度定义为从一个点光源发出的,在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量,单位为W/sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么? 答:辐射照度和辐射出射度的单位相同,其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性,而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律,两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍?答: 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ=的球面上的辐射照度为半径为又=的总辐射通量为在理想情况下,点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源, 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分(绝缘体)(半导体)(导体)。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是(具有能向电子提供能量的外力作用)、(电子跃入的那个能级必须是空的)。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关:一是在能带中(能态的分布),二是这些能态中(每一个能态可能被电子占据的概率)。 4、半导体对光的吸收有(本征吸收)(杂质吸收)(自由载流子吸收)(激子吸收)(晶格吸收)。半导体对光的吸收主要是(本征吸收)。 二、概念题 1、禁带、导带、价带:

光电检测实验报告(2)硅光电池

光电检测实验报告 实验名称:硅光电池特性测试实验实验者: 实验班级: 实验时间: 指导老师:宋老师

一:实验目的 1、学习掌握硅光电池的工作原理 2、学习掌握硅光电池的基本特性 3、掌握硅光电池基本特性测试方法 4、了解硅光电池的基本应用 二、实验内容 1、硅光电池短路电路测试实验 2、硅光电池开路电压测试实验 3、硅光电池光电特性测试实验 4、硅光电池负载特性测试实验 5、硅光电池光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、硅光电池综合实验仪 1个 2、光通路组件 1只 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对(红色,50cm) 10根 5、2#迭插头对(黑色,50cm) 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台

四、实验步骤 1、硅光电池短路电流特性测试: (1)组装好光通路组件,将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连(红为正极,黑为负极),将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 (2)“光照度调节”调到最小,连接好光照度计,直流电源调至最小,打开照度计,此时照度计的读数应为0。 (3)“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”,将拨位开关S1拨上,S2,S3,S4,S5,S6,S7均拨下。 (4)按图2-11所示的电路连接电路图 (5)记录下此时的电流表读数I即为硅光电池短路电流。 图2-11 硅光电池短路电流特性测试 2、硅光电池开路电压特性测试 (1)组装好光通路组件,将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连(红为正极,黑为负极),将光源调制单元J4

与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 (2)“光照度调节”调到最小,连接好光照度计,直流电源调至最小,打开照度计,此时照度计的读数应为0。 (3)“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”,将拨位开关S1拨上,S2,S3,S4,S5,S6,S7均拨下。 (4)按图2-12所示的电路连接电路图 (5)记录下此时电压表的读数u即为硅光电池开路电压。 图2-12 硅光电池开路电压特性测试 3、硅光电池伏安特性测试 (1)组装好光通路组件,将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连(红为正极,黑为负极),将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 (2)“光照度调节”调到最小,连接好光照度计,直流电源调至最小,打开照度计,此时照度计的读数应为0。 (3)“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态”,将拨位开关S1拨上,S2,S3,S4,S5,S6,S7均拨下。 (4)电压表档位调节至2V档,电流表档位调至200uA档,将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。

五邑大学光电技术试题3

命题人: 李阳 审核人: 试卷分类(A 卷或B 卷) A 五邑大学 试 卷 学期: 2012 至 2013 学年度 第 1 学期 课程: 光电子技术 课程代号: 010A1860 使用班级: AP10221、AP10222 姓名: 学号: 一、 单选题:(50分,每小题2分) 请将正确的答案填入下表中: 1、从光源的分类上分,汞灯属于:(B ) (A )热辐射光源;(B )气体放电光源;(C )激光光源;(D )电致发光光源。 2、在辐射度学的基本物理量中,描述点辐射源的辐射功率在不同方向上分布的物理量是(C ) (A )辐射能; (B )辐射通量;(C )辐射强度;(D )辐射出射度。 3、从辐射通量与光通量之间的换算关系可知,1W=(A )lm. (A )683; (B )386; (C )836; (D )638。 4、绝对黑体的温度决定了它的辐射光谱分布,随着温度T 的升高,峰值波长 将(A )。 (A )向短波方向移动; (B )向长波方向移动; (C )不移动;(D )随机移动。 5、日光灯是一种低压汞灯,发出波长为( B )nm 紫外光源,再激发荧光粉发了可见光。 (A )283.7; (B )253.7; (C )353.7; (D )333.7。 6、激光器的构成一般由(A )组成。 (A )激励能源、谐振腔和工作物质 (B )固体激光器、液体激光器和气体激光器 (C )半导体材料、金属半导体材料和PN 结材料 (D ) 电子、载流子和光子 7、热释电器件是由TGS 、LiTaO 3等热电晶体材料组成的,但不论哪种材料,都有一个特定温度,称居里温度。只有( C )居里温度,材料才有自发极化性质。 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 试卷编号 得分 m

《光电检测技术》考试大纲

《光电检测技术》考试大纲 一、课程性质 专业基础课。 二、适用科学 仪器科学与技术、光学工程(包括专业型硕士:仪器仪表工程、光学工程)。 三、试卷结构 基础知识占60%,应用能力占40%。 四、参考书目 教材:徐熙平、张宁编著,光电检测技术及应用,机械工业出版社,2016 参考:雷玉堂主编,光电检测技术,中国计量出版社,2009 王庆有主编,光电传感应用技术,机械工业出版社,2011 五、考试内容与基本要求 第一章绪论 [考试要求]光电检测技术及特点、光电检测系统的组成。 [考试内容]光电检测技术、光电检测系统的组成。 第二章光电检测技术基础 [考试要求] 辐射度量和光度量的基本概念,半导体的物理基础,半导体对光的吸收,各类光电效应概念,光电器件的基本参数。 [考试内容] 辐射度量和光度量的基本概念 半导体物理基础:半导体特性、能带、半导体导电结构、载流子的运动, PN结、半导体对光的吸收; 内光电效应:光电导效应、光生伏特效应; 外光电效应; 光电器件常用的各种基本参数。 第三章光电检测器件 [考试要求]光电导器件、光生伏特器件、光电发射器件、热辐射探测器件、热释电器件、光电耦合器件和图像传感器件等各种光电传感器的结构、工作原理、 特性参数和使用方法,关键参数计算等。 [考试内容]光电导器件:光敏电阻; 光生伏特器件:光敏二极管、硅光电池、光敏晶体管、光电位置敏感器件;

光电发射器件:光电倍增管; 热辐射探测器件:热敏电阻、热电偶、热电堆; 热释电器件:工作原理,居里温度,热释电器件优点; 光耦合器件:定义、原理、如何用光耦合器件组成简单的逻辑电路? 图像传感器:电荷耦合器件、CMOS图像传感器、红外热成像、图像的增强 与变像。 第四章半导体发光管与激光器 [考试要求] 发光二极管、激光器等常用光源的工作原理、特性及其应用。 [考试内容]发光二极管:发光机理、应用; 半导体激光器:发光机理、结构; 几种典型的激光器:气体激光器、固体激光器结构。 第五章辐射信号检测 [考试要求] 辐射信号检测的方法,如直接检测、光外差检测、基于几何光学方法的光电信息变换检测、温度检测、莫尔条纹检测,并结合实际举例说明了如何 使用调制盘检测、投影放大法、光三角法、光扫描法、光焦点法等进行长、 宽尺寸测量的原理、结构,典型信号检测的优缺点。 [考试内容]直接探测法:光学系统、调制盘; 光外差探测法:探测原理、光外差探测的特性; 几何光学方法的光电信息变换:长、宽、位移、速度; 莫尔条纹特点及特性参数计算。 第六章光电检测系统典型电路 [考试要求] 常用的光电传感器如光敏电阻、光敏二极管、CCD电荷耦合器件等对应的典型电路,并举例说明了使用可编程逻辑器件进行CCD驱动的方法,视 频信号的二值化处理方法,光电信号常用的辨向处理和细分电路。 [考试内容]光敏电阻的变换电路:基本偏置、恒流电路、恒压电路; 光生伏特器件的偏置电路:反偏、零偏; CCD器件驱动电路:驱动电路时序方法、可编程器件产生驱动时序; 视频信号二值化处理电路:阈值法、微分法; 常用的光电信号辨向处理与细分电路。 第七章微弱信号检测

光电检测实验报告

光电检测试验报告 专业:应用物理学 姓名:叶长军 学号:10801030125 指导教师:王颖 实验时间:2011.4 重庆理工大学光电信息学院

实验一 光敏电阻特性实验 实验原理: 利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻。光敏电阻采用梳 状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 内光电效应发生时,光敏电阻电导率的改变量为: p n p e n e σμμ?=???+??? ,e 为 电荷电量,p ?为空穴浓度的改变量,n ?为电子浓度的改变量,μ表示迁移率。当两端加上电压U 后,光电流为:ph A I U d σ=??? 式中A 为与电流垂直的表面,d 为电极间的间距。在一定的光照度下,σ?为恒定的值,因而光电流和电压成线性关系。 光敏电阻的伏安特性如图1-2所示,不同的光照度可以得到不同的伏安特性,表明 电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下,电压越高,光电流也越大,光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。 图1-2光敏电阻的伏安特性曲线 图1-3 光敏电阻的光照特性曲线 实验仪器: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻(选配单元)、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计(做光照特性测试,由用户自备或选配) 实验步骤: 1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为 暗电阻R 暗,移开遮光罩,在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R 亮,暗电阻 与亮电阻之差为光电阻,光电阻越大,则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻,试作性能比较分析。 2. 光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1-5接线,分别在暗光及有光源照射下测出输出 电压暗和U 亮,电流L 暗=U 暗/R,亮电流L 亮=U 亮/R ,亮电流 与暗电流之差称为光电流,光电流越大则灵敏度越高。 3. 光敏电阻的伏安特性测试 按照上图接线,电源可从直流稳压电源+2~+12V 间选用, 每次在一定的光照条件下,测出当加在光敏电阻上电压 为 +2V ;+4V ;+6V ;+8V ;+10V ;+12V 时电阻R 两端的电压U R ,

光电检测技术考试试卷

光电检测技术期中考试试卷 2014 一.选择题(20分) 1.对于费米能级,以下说法不正确的是( ) A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级 B 电子占据率为时所对应的能级 C p 型半导体材料费米能级靠近价带顶 D n 型半导体材料费米能级靠近价带顶 2.负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别,参与发射的的电子( ) A 不是冷电子,而是热电子 B 不是热电子,而是冷电子 C 既是冷电子,又是热电子 D 既不是冷电子,也不是热电子 3.下列器件按照响应速度由快到慢的顺序,正确的是( ) A PIN 光电二极管 PN 结光电二极管 光电三极管 光敏电阻 B PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 光电三极管 C 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 D PN 结光电二极管 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻 4.下列探测器的光-电响应时间,由少数载流子的寿命决定: ( ) A 光电导探测器 B 光电二极管 C 光电倍增管 D 光电倍增管 5.对于光敏电阻,下列说法不正确的是( ) A 弱光照下,光电流与照度之间具有良好的线性关系 B 光敏面做成蛇形,有利于提高灵敏度 C 光敏电阻光谱特性的峰值波长,低温时向短波方向移动 D 光敏电阻具有前历效应 6.下列光源中哪一种光源,可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源:( ) A 氘灯 B 低压汞灯 C 色温2856K 的白炽灯 D 色温500K 的黑体辐射器 7.当黑体的温度升高时,其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为( ) A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.不移动 D.均有可能 8.表中列出了几种国外硅APD 的特性参数 根据表中数据,要探测830nm 的弱光信号,最为合适的器件是 ( ) A C30817E B C30916E C C30902E D C30902S 9.已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K 标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为uW uA S e /5=, lm A o S v /4.=,则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是( ) A. 甲场灵敏度高 B. 乙场灵敏度高 C. 甲乙两场灵敏度一样高 D. 无法比较

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在(0.38m μ)范围内的电磁辐 μ)到(0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中,用来定量地描述辐射能强度的量有两类,一类是(辐射度学量),另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性,既是(电磁波),又是(光子流)。光的传播过程中主要表现为(波动性),但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的(粒子性)。 二、概念题 1、视见函数:国际照明委员会(CIE)根据对许多人的大量观察结果,用平均值的方法,确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度,称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量:辐射通量又称辐射功率,是辐射能的时间变化率,单位为瓦(1W=1J/s),是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度:由辐射表面定向发射的的辐射强度,除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度:辐射强度定义为从一个点光源发出的,在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量,单位为W/sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么? 答:辐射照度和辐射出射度的单位相同,其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性,而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律,两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍?答: 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ=的球面上的辐射照度为半径为又=的总辐射通量为在理想情况下,点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源, 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分(绝缘体)(半导体)(导体)。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是(具有能向电子提供能量的外力作用)、(电子跃入的那个能级必须是空的)。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关:一是在能带中(能态的分布),二是这些能态中(每一个能态可能被电子占据的概率)。 4、半导体对光的吸收有(本征吸收)(杂质吸收)(自由载流子吸收)(激子吸收)(晶格吸收)。半导体对光的吸收主要是(本征吸收)。 二、概念题 1、禁带、导带、价带:

光电探测实验报告

光电探测技术 实验报告 班级:10050341 学号:05 姓名:解娴

实验一光敏电阻特性实验 一、实验目的 1.了解一些常见的光敏电阻的器件的类型; 2.了解光敏电阻的基本特性; 3.测量不同偏置电压下的光敏电阻的电压与电流,并作出V/A曲线。 二、实验原理 伏安特性显示出光敏电阻与外光电效应光电元件间的基本差别。这种差别是当增加电压时,光敏电阻的光电流没有饱和现象,因此,它的灵敏度正比于外加电压。 光敏电阻与外光电效应光电元件不同,具有非线性的光照特性。各种光敏电阻的非线性程度都是各不相同的。 大多数场合证明,各种光敏电阻均存在着分析关系。这一关系为 式中,K为比例系数;是永远小于1的分数。 光电流的增长落后于光通量的增长,即当光通量增加时,光敏电阻的积分灵敏度下降。 这样的光照特性,使得解算许多要求光电流与光强间必需保持正比关系的问题时不能利用光敏电阻。 光照的非线性特性并不是一切光敏半导体都必有的。目前已有就像真空光电管—样,它的光电流随光通量线性增大的光敏电阻的实验室试样。光敏电阻的积分灵敏度非常大,最近研究出的硒—鎘光敏电阻达到12A/lm,这比普通锑、铯真空光电管的灵敏度高120,000倍。

三、实验步骤 1、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1接线,电源可从+2V~+8V间选用,分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮。则暗电流L暗=V暗/RL,亮电流L亮=V亮/RL,亮电流与暗电流之差称为光电流,光电流越大则灵敏度越高。 2、伏安特性 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系即为伏安特性。按照图1接线,分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V时的光电流,并尝试高照度光源的光强,测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果 填入表格并做出V/I曲线。 图1光敏电阻的测量电路 偏压2V4V6V8V10V12V 光电阻I 四、实验数据 实验数据记录如下: 光电流: E/V246810 U/V0.090.210.320.430.56 I/uA1427.54255.270.5 暗电流:0.5uA 实验数据处理:

《光电检测技术题库》

《光电检测》题库 一、填空题 1.光电效应分为内光电效应和外光电效应,其中内光电效应包括 和。 2.对于光电器件而言,最重要的参数是、和。 3.光电检测系统主要由光电器件、和等部分组成。 4.为了取得很好的温度特性,光敏二极管应在较负载下使用。 5.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 6.光电三极管的工作过程分为和。 7.激光产生的基本条件是受激辐射、和。 8.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和 等。 https://www.360docs.net/doc/b717130304.html,D的基本功能是和。 10.已知本征硅材料的禁带宽度E g=1.2eV,则该半导体材料的本征吸收长波限为。 11. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 12.在共价键晶体中,从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带,能量最高的是填满的能带,称为价带。价带以上的能带,其中最低的能带常称为,与之间的区域称为。 13.本征半导体在绝对零度时,又不受光、电、磁等外界条件作用,此时导带中没有,价带中没有,所以不能。 14.载流子的运动有两种型式,和。 15. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 16. 光电检测电路一般情况下由、、组成。 17. 光电效应分为内光电效应和效应,其中内光电效应包括和,光敏电阻属于效应。 18.导带和价带中的电子的导电情况是有区别的,导带愈多,其导电能力愈强;而价带的愈多,即愈少,其导电能力愈强。 19.半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。 20. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时,不考虑其线性,但要考虑。 24.半导体对光的吸收可以分为五种,其中和可以产生光电效应。 22.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成,光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 23.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。

光电实验报告.

长春理工大学 光电信息综合实验一实验总结 名:赵儒桐 学号:S1******* 专业:信息与通信工程学院:电子信息工程2016年5月20号

实验一:光电基础知识实验 1、实验目的 通过实验使学生对光源,光源分光原理,光的不同波长等基本概 念有具体认识。 2、实验原理 本实验我们分别用了普通光源和激光光源两种。普通光源光谱 为连续光谱,激光光源是半导体激光器。在实验中我们利用分光三棱镜可以得到红橙黄绿青蓝紫等多种波长的光辐射。激光光源发射出来的是波长为630 纳米的红色光。 3、实验分析 为了找到光谱需要调节棱镜,不同的面对准光源找出光谱,棱镜的不同面对准光源产生的光谱清晰度不同,想要清晰的光谱就需要通过调节棱镜获得。 实验二:光敏电阻实验 1、实验目的 了解光敏电阻的光照特性,光谱特性和伏安特性等基本特性。 2、实验原理 在光线的作用下,电子吸收光子的能量从键和状态过渡到自由状态,引起电导率的变化,这种现象称为光电导效应。光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照越强,器件自身的电阻越小。光敏电阻无极性,其工作特性与入射光光强,波长和外加电压有关。 3、实验结果

当 光敏电阻的工作电压(Vcc )为+5V 时,通过实验我们看出来 改变光照度的值,光源的电流值是发生变化的。光照度增加电流值也 是增加的。测得实验数据如表2-1 : 光敏电阻光照特性实验数据 光照度 (Lx ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 电流mA 0.37 0.52 0.68 0.78 0.88 1.00 1.07 1.18 1.24 表2-1光敏电阻光照特性实验数据 得到的光敏电阻光照特性实验曲线: 光敏电阻伏安特性实验数据 型号:G5528 电压 (U ) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 照度 (Lx ) 50 电流 (mA 0 0.05 0 .11 0. 17 0.2 4 0.29 0.35 0 1.42 0. 48 0.5 4 0.6 100 电流 (mA 0 0.09 0 .19 0. 28 0.3 3 0.48 0.58 0 .67 0. 77 0.8 7 0.95 150 电流 (mA 0.12 0 .24 0. 37 0.4 9 0.62 0.74 0.87 0. 98 1.1 2 1.19 通过实验我们看出光敏电阻的光电流值随外加电压的增大而增 大,在光照强度增大的情况下流过光敏电阻的电流值也是增大的, 得 到 数据如表2-2。 光敏电阻光照特性实验曲线 图2.1

光电检测技术题库试卷

光电检测技术题库试卷 一、单项选择题(每小题2分,共40分) 1.材料的禁带宽度,最大的是( C ) A. 金属; B. 杂质半导体 C. 绝缘体; D. 本征半导体. 2.紫外线频率的范围在( D ). A. 1011~1012 B. 108~109 C. 1013~1014 D. 1015~1016 3.等离子体是一种( B ). A. 气体光源 B. 固体光源 C. 液体光源 D. 激光光源4.费米能级Ef的意义是电子占据率为( D )时所对应的能级 A. 0; B. 0.1; C. 0.2; D. 0.5. 5.光源在指定方向上通过单位立体角内的辐射通量的多少,称为( B ). A. 辐功率; B. 辐强度; C. 辐照度; D. 辐出度 6.光子探测是利用入射光和磁,产生( B )。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化,可以知道红外辐射的强弱。 A. 光子效应 B. 霍尔效应 C. 热电效应 D. 压电效应7.在光源λ一定的情况下,通过半导体的透射光强随温度T 的增加而( B )。

A. 增加; B. 减少; C. 不变; D. 不能确定. 8.电子亲和势,是指电子从(A 差。 A.导带底能级 B. 价带顶能级 C. 费米能级 D. 施主能级 9.光纤通信指的是( B )。 A. 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 B. 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 C. 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式 D. 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式 10.光电探测器单位信噪比的光功率,称为光电探测器的( C )。 A. 电流灵敏度; B. 光谱灵敏度; C. 噪声等效功率; D. 通量阈 11.N型半导体的费米能级处于禁带(B). A. 中间 B. 上部 C. 下部 D. 不确定. 12.PN结和光敏电阻的时间常数( B ). A前者大 B. 后者大 C. 一样大 D. 不能确定 13. 下列像管的性能指标( A )的值越高,像管的成像质量越好。

光电检测期末复习

复习题 1、光电检测系统通常主要由光学变换、光电转换、电信号处理三部分组成。 2、在环境亮度大于10cd/m2时,最强的视觉响应在光谱蓝绿区间的555 nm处。 3、光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。由于其引入了电子倍增机构,因此具有灵敏度高、响应时间快等特点,常被使用。 4、FTCCD指的是帧转移型 CCD 5、发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件,他由P型和N型半导体组合而成。其发光机理可以分为__ PN结注入发光_、_异质结注入发光__。 6、光电池的PN结工作在零偏状态,它的开路电压会随光照强度的增加而增加。 7、对于辐射源来说,光通量(光功率)定义为单位时间内向所有方向发射的可见光能量。 8、激光的形成必须具有工作物质、泵浦源、光学谐振腔。 9、入瞳位于无限远,物方主光线平行于光轴的光学系统称为物方远心光路,此光路克服了调焦不准带来的测量误差,常用于瞄准、读数和精密测量。 10、短焦物镜用于拍近距离物体,焦距越短,视场角越大,因此也称为广角物镜。 11、载光电耦合器件既具有光电耦合特性,又具有隔离特性 12、三种典型光子效应是指光电发射效应、光电导效应和光伏效应。 13、光敏电阻的工作原理是光照产生光生载流子,使其电阻值急剧减小。 14、CCD与其它器件相比,最突出的特点是它以电荷作为信号,而其他大多数器件是以电流或者电压作为信号。 15、依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。 16、由于光源发光的各向异性,许多光源的发光强度在各个方向是不同的。若在光源辐射光的空间某一截面上,将发光强度相同的点连线,得到该光源在该截面的发光强度曲线,称为配光曲线。 17、人眼按不同照度下的响应可分为明视觉、暗视觉。 18、降压使用对于光电测量用的白炽灯光源十分重要,因为灯泡寿命的延长将使系统的调整次数大为减少,也提高了系统的可靠性。 19、出瞳位于像方无限远处,平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心的光路被称为像方远心光路,它用于大地测量中测距,能大大提高测距精度。 20、集光镜将光源成像到聚光镜的前焦面上,孔径光阑位于聚光镜的物方焦面上,

实验报告_光电效应实验

南昌大学物理实验报告 学生姓名: 学号: 专业班级:材料124班 实验时间:10时00分 第十一周 星期四 座位号:28 一、 实验名称: 光电效应 二、 实验目的: 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论,了解光电效应的基本规律; 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法; 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并用以测定普朗克常数。 三、实验仪器: 光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪 四、实验原理: 1、 光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时,会有电子从金属表面逸出,这种现象叫做光电效应,从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象,爱因斯坦提出了“光量子"的概念,认为对于频率为γ的光波,每个光子的能量为E h ν=,其中 h =6.626 s J ??-3410为普朗克常数。 按照爱因斯坦的理论,光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时,光子把全部能量传递给电子,电子所获得的能量,一部分用来克服金属表面对它的约束,其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程: 21 2h m W νυ=+ (1) 式中, 为入射光的频率,m 为电子的质量, 为光电子逸出金属表面的初速度,W 为被 光线照射的金属材料的逸出功,1/2mv 2 为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能必然也越大,所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流,甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极,直至阳极电位低于某一数值时,所有光电子都不能到达阳极,光电流才为零.这个相对于阴极为负值的阳极电位0U 被称为光电效应的截止电压。 显然,有 eu 0-1/2m v2 =0 (2) 代入上式即有 0h eU W ν=+ (3) 由上式可知,若光电子能量h + W,则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 0 =W /h,通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功,因而 也不同.由

《现代检测技术基础复习题》

现代检测技术基础试题 一、阐述仪器线性度的概念,说明有哪些直线拟合方法。阐述回程差、灵敏度和分辨力的概念。 二、仪表的精确度等级是怎样规定的?写出计算公式。某测温仪表的测温范围为0---600℃,准确度等级为2.5级;另一测温仪表的测温范围为0---1200℃,准确度等级为1.5级。现欲测量温度为500℃的设备温度,问选哪种测温仪表会更好?计算说明为什么? 三、(1)假设你开发一台称重仪,在实验室完成了传感器、放大电路和单片机系统的设计制作,但是没有条件施加标准砝码或标准力对传感器和你的系统进行实际标定,你只有一块可用来测量电压和电流的表(或万用表), 在这种条件下你应该首先对仪器的那些指标进行测定?从误差的角度出发,你对你使用的表有何要求? (2)设传感器误差为0.1%;测量放大电路误差为0.03%;系统采用的A/D转换器为10位,试分析仪器最后能达到的最好精度等级是多少? (3)用干电池分压的办法模拟传感器输出信号对电路进行测试,试在整个量程范围内确定其测试点。若每一个测试点测试了十次,说明你对这些数据的处理方法并写出数据处理公式。 三、画图并说明光电池的下列特性: (1)开路电压、短路电流与光照度的关系; (2)输出电流与负载电阻及光照度的关系。 四、画图并说明光电二极管与放大器的电流放大连接法、电压放大连接法和阻抗变换连接法。说明各连接法适用于哪些测量情况。 五、(1)怎样测试光敏电阻的好坏?(2)比较光敏电阻、光电池、光电二极管的异同点。(3)说明选择光电检测器时应注意哪些问题。 六、写出朗伯-比尔定律的数学表达式,说明各符号的含义。 七、用于测量输送皮带上粉粒物料的近红外水分仪为何要采用三个波长进行测

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