光电复习题

光电复习题
光电复习题

任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都等于1,称为( A ).

A.黑体B.灰体C.黑洞D.绝对黑体

半导体中施主能级的位置位于( A )中.

A. 禁带

B. 价带

C. 导带

D. 满带

热效应较大的光是( C ).

A. 紫光

B. 红光

C. 红外

D. 紫外

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

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

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

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

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

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

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

光通量是辐射通量的( A )倍.

A. 683

B. 1/683

C. 863

D. 1/863

面阵CCD主要是通过( A )工作.

A. 电荷

B. 电压

C. 电流

D. 电阻

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)

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

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

属于成像的器件是( C ).

A. LD

B. LED

C. CCD

D. PMT

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

热效应较小的光是( D ).

A. 紫光

B. 红光

C. 红外

D. 紫外

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

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

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.

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

充气白炽灯主要充入( A ).

A. 氩气

B.氙气

C. 氖气

D.氪气

.线阵CCD主要是通过( A )工作.

A. 电荷

B. 电压

C. 电流

D. 电阻

有两块材料制成的热敏电阻,A为半导体材料,B为白金,当温度升高,则两种材料的电阻将( C )

A、R A变小;R B 变小

B、R A变大;R B变大

C、R A 变小;R B变大

D、R A变大;R B变小

光电倍增管中,产生光电效应的是( A )

A、阴极

B、阳极

C、二次倍增极

D、玻璃窗

关于人眼的光谱光视效率,以下说法正确的是:( D )(A)对各种波长的入射光,只要它们的光谱辐射通量相等,则人眼感到的主观亮度相等;

(B)光源的亮度对人眼的光谱光视效率没有影响;

(C)对波长为840 nm的入射光,人眼亮视觉的光谱光视效率小于人眼暗视觉的光谱光视效率;

(D)对波长为589 nm的入射光,人眼亮视觉的光谱光视效率大于人眼暗视觉的光谱光视效率。

在光电技术中,对光源的主要要求有:( D )(A)发光强度要大,发光效率要高;

(B)光辐射通量要大,光源稳定性要好;

(C)光源方向性好,便于调制;

(D)光源的光谱功率分布应与光电探测器件光谱响应相匹配。

关于光电倍增管,下列说法正确的是:( B )(A)光电倍增管主要由光电阴极、电子光学系统、电子倍增极、阳极、电源等组成;

B)电子光学系统的作用是使光电阴极发射的光电子尽可能多的汇集到第一倍增极,并使光电子的渡越时间尽可能相等;

(C)光电倍增管的增益由外加的总电压决定,与阳极电压无关;

(D)阴极灵敏度由阴极材料决定,与窗口材料无关。

光电探测器的主要噪声有:(C )

(A)热噪声,白噪声,产生—复合噪声;

(B)热噪声,白噪声,产生—复合噪声;1/f噪声;

(C)热噪声,散粒噪声,产生—复合噪声,1/f噪声,温度噪声;

(D)热噪声,散粒噪声,1/f噪声,温度噪声。

对半导体光电导器件,以下说法中正确的是:( C ) (A)光电导器件只能测量交变光照,不需要加偏压即可工作;

(B)光电导器件只能测量稳定的光照,必须加偏压才能工作;

(C)光电导器件可以测量交变光照,必须加偏压才能工作;

(D)光电导器件只能测量稳定的光照,不需要加偏压即可工作;

热敏电阻与入射光的关系有:(D)(A)其响应取决于入射光辐射通量,与光照度无关;

(B)其响应取决于光照度,与入射光辐射通量无关;

(C)其响应取决于光照度,与入射光波长无关;

(D)其响应取决于入射光辐射通量,与入射光波长无关。

光敏电阻与入射光的关系有:( A )(A)其响应取决于入射光辐射通量,与光照度无关;

(B)其响应取决于光照度,与入射光辐射通量无关

(C)其响应取决于光照度,与入射光波长无关

(D)其响应取决于入射光辐射通量,与入射光波长无关。

常用的快速光电探测器件有:(B)(A)光敏电阻,光电池,光电二极管等;

(B)PIN光电二极管,雪崩光电二极管,光电倍增管等;

(C)热敏电阻,热释电器件,光电倍增管等;

(D)CCD,热释电器件,光电倍增管等

关于半导体光伏器件,以下说法正确的是:( D )(A)光电二极管通常工作在其伏安特性曲线的第一象限;

(B)光电二极管通常工作在其伏安特性曲线的第四象限

(C)光电池通常工作在其伏安特性曲线的第一象限;

(D)光电池通常工作在其伏安特性曲线的第四象限;

减小光电二极管时间常数的基本方法是:( D )(A)减小光电二极管的接受光的区域的面积;

(B)减小光电二极管的P—N结的厚度;

(C)减小后级电路的负载电阻的阻值;

(D)给光电二极管加较大的反向偏置电压。

在光电技术中使用的探测器经常需要在低温下工作,这是为了:(C )(A)减小电路中温度噪声的影响;

(B)减小电路中f/1噪声的影响;

(C)减小电阻热噪声的影响;

(D)减小电路中产生-复合噪声的影响。

提高一个光电探测器的探测率最有效的方法是:( A )(A)降低光电探测器的温度,减小电路系统的通频带宽度;

(B)降低光电探测器的温度,减小电路系统的等效电阻;

(C)提高光电探测器的温度,增大电路系统的通频带宽度;

(D)提高光电探测器的温度,增大电路系统的等效电阻;

使用经过致冷的光电探测器,可以使:( C )(A)光电探测器中的电子的速度减小;

(B)光电探测器中的电阻的阻值减小;

(C)光电探测器中的电阻的热噪声减小;

(D)光电探测器的通频带的宽度减小。

在以下各种说法中,正确的是:( D )(A)CCD是通过势阱存储电荷的,但不能通过势阱变化把电荷转移出去;(B)CCD是通过P-N结存储电荷的,可以通过势阱变化把电荷转移出去;(C)光电二极管可以通过P-N结存储电荷,可以通过势阱变化把电荷转移出去;

(D)光电二极管可以通过P-N结存储电荷,可以通过曝光的办法把电荷泄放掉。

在以下各种说法中,正确的是:( D )(A)光电位置传感器是通过光伏效应来测量的,不能同时测量光点的位置和强度;

(B)光电位置传感器是通过光电导效应来测量的,不能同时测量光点的大小和强度;

(C)光电位置传感器是通过光伏效应来测量的,可以同时测量光点的大小和强度;

(D)光电位置传感器是通过光电导效应来测量的,可以同时测量光点的位置和强度;

使用热电偶测量光照的优点是:(A)(A)输出电压与光的波长无关;

(B)输出电流与波的强度无关;

(C)输出功率与波的强度成正比;

(D)测量噪声与背景光强无关。

在内光电效应材料中:(D)(A)入射光波长越长,光吸收系数越大,量子效率越高;

(B)入射光波长越长,光吸收系数越小,量子效率越低;

(C)入射光波长越短,光吸收系数越大,量子效率越高;

(D)随着入射光波长由长变短,光吸收系数越来越大,但量子效率则由低到高后,又随波长变短而越来越低;

下列各物体哪个是绝对黑体:( B )

(A) 不辐射任何光线的物体

(B) 不能反射任何光线的物体

(C) 不能反射可见光的物体

(D) 不辐射可见光的物体

为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光?而光电二极管要零偏或反偏才能有光生伏特效应?

答:1. p-n结在外加正向偏压时,外加电压削弱内建电场,使空间电荷区变窄,载流子的扩散运动加强,构成少数载流子的注入,从而在p-n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的一次复合将释放出与材料性质有关的一定复合能量,这些能量会以热能、光能或部分热能和部分光能的形式辐射出来,产生电致发光现象,这就是LED的发光机理。

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。

发光二极管的优点

(1) 属于低电压、小电流器件,在室温下即可得到足够的亮度,一般为3000cd/m2以上

(2)发光响应速度极快,时间常数约为l0-6~10-9s

(3)性能稳定,寿命长

(4)驱动简单,易于和集成电路匹配

(5)单色性好,发光脉冲的半宽度为几十纳米

(6)重量轻,体积小,耐冲击

光电探测器的合理选择

(1)根据待测光信号的大小,确定探测器能输出多大的电信号,即探测器的动态范围。

(2)探测器的光谱响应范围是否同待测光信号的相对光谱功率分布一致。即探测器和光源的光谱匹配。

(3)对某种探测器,它能探测的极限功率或最小分辨率是多少—需要知道探测器的等效噪声功率;需要知道所产生电信号的信噪比。

(4)当测量调制或脉冲光信号时,要考虑探测器的响应时间或频率响应范围。

(5)当测量的光信号幅值变化时,探测器输出的信号的线性程度。

除了上述几个问题外,还要考虑探测器的稳定性,测量精度,测量方式等因素。

气体放电原理:

制作时在灯中充入发光用的气体,如氦、氖、氙、氪,或金属蒸汽(汞、钠、铊、镝),这些元素的原子在电场作用下电离出电子和离子。当离子向阴极、电子向阳极运动时,从电场中得到加速,当它们与气体原子或分子高速碰撞时会激励出新的电子和离子。在碰撞过程中有些电子会跃迁到高能级,引起原子的激发。受激电子回到低能级时会发射出相应的辐射,如此不断进行,实现气体持续放电、发光。

简述光电池、光电二极管的工作原理及区别?

答:光电池和光电二极管都是基于光伏特效应的原理进行工作,只不过光电池可以工作在零偏状态下,是光伏工作模式,器件内阻远低于负载电阻,相当于一个恒压源;而光电二极管必须在反偏电压下才能工作,是光电导工作模式,器件内阻远大于负载电阻,此时器件相当于一个恒流源.

光生伏特效应

上图为PN结光伏器件的结构图,通常在基片(假定为N型)的表面形成一层薄薄的P型层,P型层上做一小的电极,N型底面为另一电极。

光投向P区时,在近表面层内激发出电子-空穴对.其中电子将扩散到PN结区并被结电场拉到N区;同时空穴也将依赖扩散及结电场的作用进入P区。为了使P型层内产生的电子能全部被拉到N区,P层的厚度应小于电子的扩散长度。这样一来,光子也可能穿透P区到达N区,在那里激发出电子-空穴对;这些光生载流子被结电场分离后,空穴流入P区,电子流入N区,在结区两边产生势垒。这就是光生伏特效应。

硅光电二极管的结构和工作原理与硅光电池相似,不同的地方是:

①就制作衬底材料的掺杂浓度而言,光电池较高,约为1016~1019原子数/厘米3,而硅光电二极管掺杂浓度约为1012~1013原子数/厘米3;

②光电池的电阻率低,约为0.1~0.01欧姆/厘米,而硅光电二极管则为1000欧姆/厘米,

③光电池在零偏置下工作,而硅光电二极管在反向偏置下工作;

④一般说来光电池的光敏面面积都比硅光电二极管的光敏面大得多,因此硅光电二极管的光电流小得多,通常在微安级。

PIN光电二极管因有较厚的I层,因此具有以下四点优点:

a).使PN结的结间距离拉大,结电容变小。

目前PIN光电二极管的结电容一般为零点几到几个微微法,响应时间tr=1~3ns,最高达0.1ns。

b).由于内建电场基本上全集中于I层中,使耗尽层厚度增加,增大了对光的吸收和光电变换区域,量子效率提高了。

c)增加了对长波的吸收,提高了长波灵敏度,其响应波长范围可以从0.4~1.1μm。d)可承受较高的反向偏压,使线性输出范围变宽。

光敏电阻的特点

(1)产生光电变换的部位不同。光敏电阻不管那一部份受光,受光部份的电导率就增大;

(2)光敏电阻没有极性,工作时可任意外加电压。

(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;

(4)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。

光敏电阻在使用时的注意事项:

1)当用于模拟量测量时,因光照指数γ与光照强弱有关,只有在弱光照下光电流

与入射光通量成线性关系;

2)用于光度量测试仪器时,必须对光谱特性曲线进行修正,保证其与人眼的光谱

光视效率曲线符合;

3)光敏电阻的光谱特性与温度有关,温度低时,灵敏范围和峰值波长都向长波方

向移动,可采取冷却灵敏面的办法来提高光敏电阻在长波区的灵敏度。

4)光敏电阻的温度特性很复杂,电阻温度系数有正有负。

5)光敏电阻频带宽度都比较窄,在室温下只有少数品种能超过1000Hz。

6)设计负载电阻时,应考虑到光敏电阻的额定功耗,负载电阻值不能很小。7)进行动态设计时,应意识到光敏电阻的前历效应。

.光电倍增管的工作原理

如下图所示:

①光子透过入射窗口入射在光电阴极K上;

②光电阴极受光照激发,表面发射光电子;

③光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上,倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子。入射电子经N级倍增极倍增后,光电子数就放大N次。

④经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来,形成阳极光电流Ip,在负载RL上产生信号电压V0。

光电三极管工作原理分析

当光照在集电结的基极区时产生电子—空穴对,由于集电结反向偏置,而使内电场增加。这样当电子扩散到结区时,很容易漂移到集电极中去。在

基极留下的空穴,促使基极对发射极的电位升高,更有利于发射极中的电子

大量经过基极而流向集电极,从而形成光电流。这一原理与晶体三极管的工

作方式一致。随着光照增加,光电流也随之增加。这里集电极实际上起到了

两个作用,可用图加以说明。

光电三极管工作原理分析

.

摄像管的作用及分类

摄像管是把按空间光强分布的光学图像记录并转换成视频信号的成像装置。

按光电变换形式摄像管基本上分为两类:一类是利用外光电效应进行光电转换的摄像管,称光电发射型摄像管,也简称摄像管,如下图所示。这一类摄像管有:二次电子导电摄像管和硅靶摄像管等。光电发射型摄像管属于微光摄像,其增益和灵敏度很高,可工作在亮度较低的场合。

另一类是利用内光电效应进行光电转换的摄像管,统称为光电导型摄像管,也称为视像管,如下图所示。视像管按光导靶的结构又可分为光电导(注入)型和PN结(阻挡)型两种。光电导型采用光电导材料,如硫化锑(Sb2S3)管;PN结型管采用结型材料,有氧化铅(PbO)管、硅靶管和异质结靶管等等。

与真空摄像器件相比固体成像器件有以下优点:

(1) 体积小,重量轻,功耗低;耐冲击,可靠性高,寿命长;

(2) 无象元烧伤、扭曲,不受电磁场干扰;

(3) SSPD的光谱响应范围从0.25~1.1μm;对近红外线也敏感;CCD也可做成红外敏感型;

(4) 象元尺寸精度优于1μm,分辨率高;

(5) 可进行非接触位移测量;

(6)基本上不保留残象(真空摄像管有15%~20%的残象)。

(7) 视频信号与微机接口容易。

固定阈值法二值化处理电路

图9-3为典型的固定阈值法二值化处理电路。图中电压比较器的“-”输入端接能够调整的固定电位U th。由电压比较器的特性可知,当输入光电信号的幅值高于固定电位U th时,比较器的输出为高电平,即为1;当光电信号的幅值低于阈值电位U th时,不管其值如何接近于U th,其输出都为低电平,即为0。

受光源的不稳定影响较大,需要对光源进行稳定处理,或应用在控制精度要求较低的场合。

初始化将程序所用的内存地址空间及数据格式等内容确定,软件中用计算机允许的用户地址编写同步控制器的有关指令。如用2F1H地址设置A/D数据采集系统处于初始状态,2F3H写系统所要采集的数据量,2F5H判断N个数据的转换工

作是否已经完成?完成,程序将向下执行,用2F4H读取N个8位数。读完后程序结束或返回

用C语言程编写单元光电信号A/D数据采集系统的序如下:

# include

# include

main( )

{

int ready=0;

unsigned char result=0;

outportb(0x2F3,20); //设定N=20

inportb(0x2F1);//启动AD,完成采集系统的复位

while(1)

{

ready=inportb(0x2F5);

ready = ready&0x01;

if (ready==1)

break;

//查询AD转换完否

}

result = inportb(0x2F4); //读数据printf(“\n result:%d”,result); }

微分法实现的二值化处理方法

图9-12所示为边沿送数法二值化数据采集计算机接口电路的原理方框图。工作脉冲波形如图9-13所示。

如果硅光电池的负载为R L ,画出它的等效电路图,写出流过负载I L 的电流方程及U oc 、I sc 的表达式,说明其含义(图中标出电流方向)。 硅光电池的工作原理和等效电路为下图:

(a )光电池工作原理图 (b )光电池等效电路图 (c )进一步简化

从图(b )中可以得到流过负载R L 的电流方程为:

)

1()1(/0/0--=--==KT

qV s E KT

qV s p D p e

i E S e

i i i i i -

(1)

其中,S E 为光电池的光电灵敏度,E 为入射光照度,I s0是反向饱和电流,是光电

池加反向偏压后出现的暗电流。

当i =0时,R L =∞(开路),此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池开路时两端的开路电压,以V OC 表示,由式(1)解得:

?

??

?

??+=

1ln 0I I q

kT V p OC

(2)

当Ip 》Io 时,)/ln()/(0I I q kT V p OC ≈

当R L =0(即特性曲线与电流轴的交点)时所得的电流称为光电流短路电流,

以Isc 表示,所以

Isc =I p =Se ·E (3)

从式(2)和(3)可知,光电池的短路光电流Isc 与入射光照度成正比,而开路电压V oc 与光照度的对数成正比。

光敏电阻的原理图,Rp 为光敏电阻,Rl 为负载电阻,Ub 为偏置电压,U 为光敏电阻两端电压。(p94)

负号的物理意义,是指电阻值随光照度的增加而减小

11g R G S E

=

=

1g S E

R =2

g dR S dE

R

-=2

g R R S E

?=-?p g g g S E

==?g g S ?

=

光敏电阻的伏安特性曲线(p94)

补偿式轴径检测装置

该装置利用光量变化对轴径进行补偿式检测。其工作原理如图8-12所示。

b L p p

V I I R R R +?=

++?2

()()

p b b b

L p p L p L p R V V V I I I I R R R R R R R -???=+?-=-≈++?++2

2()p g b p L R S V I R R ?=??Φ+2

22

()()

p b p g b

L L L L L p L p R V R S V V I R R R R R R R -???=??=?=??Φ++

其中放大器输出电压U0为 式中 , K 为放大器的放大倍数。

第18

(8-15)

8.1.5 利用比较法检测透明薄膜的厚度

采用比较法原理测量透明薄膜厚度的装置如图8-13

所示。

图8-13 比较法薄膜厚度检测原理

按照介质对光吸收的指数衰减定律有

d

k e

I I λλλ-=0式中,I λ透过物体的单色光强度;I λ0为射入物体的单色光强度;d 为吸收物体的厚度;k λ为物体对单色光的吸收系数。

第28

8.2.4 气体流量自动检控装置

该装置是由转子式流量计和光电探测器组成,原理如图

8-24所示。

图8-24 气体流量检控器

当流量变化时,可产生表8-1所示的几种状态,表中接收器受光照为“1”,不受光照为“0

”,利用这些状态的变化,通过放大器、数字电路,译码器和阀门等,就可进行流量控制,也可用指示灯进行报警。

012()U K U U =-

系统的信噪比、视场角和通频带宽度

1、直接探测系统的信噪比(灵敏度) 1)模拟系统信噪比 (1)模拟系统信噪比 信号为已知波形:

信号为随机变量:

22

()()P S t t SN R N t t ==时刻信号的平方

时刻的噪声方均值

p SNR =信号功率

噪声功率

依据图提供的结构和脉冲电压图说明CCD 电荷转移的过程。

(1)在t 1时刻,φ1高电位,φ2、φ3低电位。此时φ1电极下的表面势最大,势阱最深。假设此时已有信号电荷(电子)注入,则电荷就被存储在φ1电极下的势阱中。

(2)t 2时刻,φ1、φ2为高电位,φ3为低电位,则φ1、φ2下的两个势阱的空阱深度相同,但因φ1下面存储有电荷,则φ1势阱的实际深度比φ2电极下面的势阱浅,φ1下面的电荷将向φ2下转移,直到两个势阱中具有同样多的电荷。

(3)t 3时刻,φ2仍为高电位,φ3仍为低电位,而φ1由高到低转变。此时φ1

下的势阱逐渐变浅,使φ1下的剩余电荷继续向φ2下的势阱中转移。

(4)t 4时刻,φ2为高电位,φ1、φ3为低电位,φ2下面的势阱最深,信号电荷都被转移到φ2下面的势阱中,这与t 1时刻的情况相似,但电荷包向右移动了一个电极的位置。当经过一个时钟周期T 后,电荷包将向右转移三个电极位置,即一个栅周期(也称一位)。因此,时钟的周期变化,就可使CCD 中的电荷包在电极下被转移到输出端。

3

21Φ

ΦΦ1 2 34

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。

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)

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Sk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。(p123)

已知Sk=25μA/lm Ak=2 cm2=2×10-4m2 M=105 IP=20 μA 求Emax=?

解:依公式Sk= Ik / Φ Ik = IP / M

Φ= Ik / Sk= IP / M Sk = 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。

光电技术简答题复习资料

“光电技术简答题”复习资料 一、回答问题: 7、什么是朗伯辐射体? 在任意发射方向上辐射亮度不变的表面,即对任何θ角Le 为恒定值(理想辐射表面)。朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度与该方向和表面法线之间夹角的余弦成正比。 θc o s 0I I = 10、写出光源的基本特性参数。 (1)辐射效率和发光效率 (2)光谱功率分布 (3)空间光强分布 (4)光源的色温 (5)光源的颜色 11、光电探测器常用的光源有哪些? 热辐射光源:太阳;白炽灯,卤钨灯;黑体辐射器(模拟黑体,动物活体)。 气体放电光源:汞灯,钠灯,氙灯,荧光灯等。 固体发光光源:场致发光灯,发光二极管等。 激光器:气体激光器,固体激光器,染料激光器,半导体激光器等。 12、画出发光二极管的结构图并说明其工作原理。 发光二极管的基本结构是半导体P-N 结。 工作原理:n 型半导体中多数载流子是电 子,p 型半导体中多数载流子是空穴。P-N 结未加电压时构成一定势垒。加正向偏压时,内 电场减弱,p 区空穴和n 区电子向对方区域的 扩散运动相对加强,构成少数载流子的注入,从而p-n 结附近产生导带电子和价带空穴的复合,复合中产生的与材料性质有关的能量将以热能和光能的形式释放。以光能形式释放的能量就构成了发光二极管的光辐射。 13、说明发光二极管的基本特性参数有哪些。 (1)量子效率: 1)内发光效率:PN 结产生的光子数与通过器件的电子数的比例。 2)外发光效率:发射出来的光子数与通过器件的电子数的比例。 (2)发光强度的空间分布: (3)发光强度与电流关系:电压低于开启电压时,没有电流,也不发光。电压高于开启电压时显示出欧姆导通性。在额定电流范围内,发光强度与通过的电流成正比。 (4)光谱特性:发射功率随光波波长(或频率)的变化关系。 (5)响应时间:从注入电流到发光二极管稳定发光或停止电流到发光二极管熄灭所用的时间。表达了发光二极管的频率特性。 (6)寿命:亮度随时间的增加而减小。当亮度减小到初始值的e -1时所延续的时间。 17、简述PN 结光伏效应(分正偏、反偏、零偏三种情况)。 S i O 2 铝电极 背电极 P N + - 图 发光二极管的结构图

光电技术自测题(全)电子教案

光电技术复习题 第一部分自测题 一、多项选择题 1.下列选项中的参数与接收器有关的有(AD ) A.曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度 2.光电探测器中的噪声主要包括(ABCDE ) A.热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 D.1/f噪声E 温度噪声 3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是(AB ) A.本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收E 晶格吸收 二、单项选择题 1.被光激发产生的电子溢出物质表面,形成真空中的电子的现象叫做(B) A.内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应 2.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) 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 3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW,正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W,人眼明视觉光谱光视效率为0.24,则该激光器发出的光通量为(D) A.3.31lx B.1.31lx C.3.31lm D.1.31lm 4.半导体(A)电子吸收光子能量跃迁入(),产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。 A.价带,导带 B.价带,禁带 C.禁带,导带 D.导带,价带 5.一个电阻值为1000欧姆的电阻,在室温下,工作带宽为1Hz时,热噪声均方电压为(B) A 3nV B 4nV C 5nV D 6nV 6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx,该环境可能是(B) A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影 7.已知某辐射源发出的功率为1W,该波长对应的光谱光视效率为0.5,则该辐射源辐射的光通量为(B) A 683lm B341.5lm C 1276lm D 638lm 8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力,最适合的辐射度量是(D )

《光电子技术》考试试卷

《光电子技术》期末考试试卷(A卷) 一、选择题(20分,2分/题) 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有(abcd ) A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、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 3、光波在大气中传播时,引起的能量衰减与(abcd )有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖,提到光纤以SiO2为材料的主要是由于( a ) A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有(abc ) A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与(ac )有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变化量 7、激光调制按其调制的性质有(cd ) A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有(abc ) A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元件 9、CCD 摄像器件的信息是靠( b )存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD显示器,可以分为(abcd ) A. TN型 B. STN型 C. TFT型 D. DSTN型

西南科技大学2009—2010学年第1学期 《 光电子技术》期末考试试卷(A ) 二、判断题(20分,2分/题,对用“√”、错用“×”标记) 11、世界上第一台激光器是固体激光器。 ( T ) 12、在辐射度学中,辐射能量Q 是基本的能量单位,用J(焦耳)来度量。 ( T ) 13、在声光晶体中,超声场作用像一个光学的“相位光栅”,其光栅常数等于光波波长λ。 ( F ) 14、在磁光晶体中,当磁化强度较弱时,旋光率α 与外加磁场强度是成正比关系。( T ) 15、为了获得线性电光调制,通过引入一个固定2/π相位延迟,一般该调制器的电压偏置 在T =50%的工作点上。 ( T ) 16、在磁光调制中的磁性膜表面用光刻方法制作一条金属蛇形线路,主要为了实现交替变 化的磁场。 ( T ) 17、探测器的量子效率就是在某一特定波长上,每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数 之比。 ( T ) 18、二代像增强器以纤维光学面板作为输入、输出窗三级级联耦合的像增强器。( F ) 19、阴极射线管的电子枪的作用是产生辉亮信号和彩色显示。 ( F ) 20、等离子体显示主要是通过电流激发气体,使其发出肉眼看不见的紫外光碰击后面的玻 璃上的红、绿、蓝三色荧光体,它们再发出我们在显示器上所看到的可见光。( T ) 三、填空题(10分,1分/题) 21、红外辐射其波长范围在 0.76~1000um 。 22、光纤通信中常用的光源波长为 850 1310 1550um 。 23、在t J t P t E E ??-??-=??+????????μμμε22220中,对于半导体而言,起主要作用是 t t P ?-??-??μμ22 。

完整word版,光电技术期末复习

第一章光辐射与光源 1.1辐射度的基本物理量 1.辐射能Qe:一种以电磁波的形式发射,传播或接收的能量。单位为J(焦耳)。 2辐射通量Φe:又称为辐射功率Pe,是辐射能的时间变化率,单位为W(瓦),是单位时间内发射,传播或接收的辐射能,Φe=dQe/dt(J/S焦耳每秒) 3辐射强度Ie:点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射能量单位为W/sr(瓦每球面度) Ie=dΦe/dΩ. 4辐射照度Ee:投射在单位面积上的辐射能量,Ee=dΦe/dA单位为(W/㎡瓦每平方米)。dA是投射辐射通量dΦe的面积元。 5辐射出射度Me:扩展辐射源单位面积所辐射的通量,即Me=dΦ/dS。dΦ是扩展源表面dS在各方向上(通常为半空间360度立体角)所发出的总的辐射通量,单位为瓦每平方米(W/㎡)。 6,辐射亮度Le:扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角,单位投影面积内发出的辐射通量,单位为W/sr*㎡(瓦每球面度平方米)。 7光谱辐射量:也叫光谱的辐射量的光谱密度。是辐射量随波长的辐射率。 光辐射量通量:Φe(λ):辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。 Φe(λ)=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。 1.2 明视觉光谱光视效率V(λ):视觉主要由人眼视网膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。(亮度大于3cd/m2,最大值在555nm处) 暗视觉光谱光视效率:视觉主要由人眼视网膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。(亮度小于0.001cd/m2,最大值在507nm处) 1.3 辐射度量和光度量的对照表 辐射度量符号单位光度量符号单位 辐射能Qe J 光量Qv Lm/s 辐射通量或 辐射功率 Φe W 光通量Φv lm 辐射照度Ee W/㎡光照度Ev Lx=lm/㎡ 辐射出度Me W/㎡光出射度Mv Lm/㎡ 辐射强度Ie W/sr 发光强度Iv Cd=lm/sr 辐射亮度Le W/sr*㎡光亮度 光谱光视效率 Lv V(λ) Cd/㎡ 按照人眼的视觉特性V(λ)来评价的辐射通量Φe即为光通量Φv: Φv=Km 780 380 Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最大光谱光谱光视效率函数,也成为光功当量。国际实 用温标理论计算值Km为680lm/W。 光度量中最基本的单位是发光强度单位——坎德拉,记作cd,它是国际单位制中七个基本单位之一(其他几个为:米,千克,秒,安(培),开(尔文),摩(尔))。光通量的单位是流明(lm),它是发光强度为1lm的均匀电光源在单位立体角内发出的光通量。光照度的单位是勒克斯(lx),它相当于1lm的光通量均匀的照在1m2的面积上所产生的光照度。 1.4 热辐射的基本物理量(5页) 1辐射本领:辐射体表面在单位波长间隔单位面积内所辐射的通量 2吸收率α(λ,T):在波长λ到λ+dλ间隔内被物体吸收的通量与λ射通量之比,它与物体的温度和波长有关,

光电技术 复习题

1.利用晶体自发极化特性的光电探测器是 [热释电探测器 ] 2.以下各量中不属于辐射度量的是 [ ] A. 辐出度。 B.发光强度。 C. 辐照度。 D. 辐亮度。 3.利用外光电效应的光子探测器是 [ 光电子发射探测器 ] 4.以下各物中不属于光伏探测器的是[ ] 光电二极管、发光二极管、pin管、雪崩二极管 二、简单回答 1.光电池有哪些性能参数?(1)光照特性。(2)光谱特性。(3)温度特性。〔4〕频率特性。(开 路电压、内阻、电容量、寿命)。 2.光电倍增管的放大倍数[电流增益]与哪些因素有关?放大倍数[电流增益] G=f(gδ)n。与第—倍增极对阴极发射电子的收集率f、倍增极间的传递效率g、倍增极的倍增系 数δ以及倍增极个数n有关。 3.光子探测器有哪几种?(1)光电子发射探测器。(2) 光电导探测器。(3) 光伏探测 器。(4)光电磁探测器。 4.温差电效应包含哪几种效应?(1)塞贝克效应。(2)珀耳帖效应。(3)汤姆逊效 应· 5光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为哪几种类型?光伏探测器按照对光照敏感结 的种类可分为pn 结型、pin结型、金属半导体结型(肖特基势垒型)和异质结型。 三、简单叙述题) 2.简述热释电探测器的热释电效应。(1)某些物质自发极化选择性,表面带电,成为极性 晶体。(2)平时被自由电荷补偿而不显极性。 (3)自发极化与温度有关,当物质吸收光辐射升温时,自发极化加强。(4)而自由电荷补 偿需要较长时间。如果温度快速变化,则表面有随之变化的电荷。 3.光子探测器和热探测器特性上有何差别。 光子探测器热探测器 机理光子效应光热效应 光谱响应选择性非选择性 响应量电压、电流和温度有关量

光电显示技术复习题.

第一章绪论 名词解释: 1、明适应:从黑暗坏境到明亮环境变化的逐渐习惯过程,成为明适应。 2、像素:构成图像的最小单元。 3、对比度:画面上最大亮度和最小亮度之比。 4、灰度:画面上亮度的等级差别。 5、分辨率:单位面积显示像素的数量。 6,亮度:指从给定方向上观察的任意表面的单位投射面积上的发光强度。 简述题: 1、显示器件的主要性能指标? 有像素、亮度、对比度、灰度、分辨力、清晰度等。 2、人眼的视觉特性 光谱效率、视觉二重功能、暗适应、明适应、视觉惰性、闪烁 3、直观性光电显示器件,按照设备的形态可分为: (1)电子束型,如CRT ; (2)平板型,如液晶显示器LCD,等离子显示器PDP,电致发光显示器ELD,全彩色LED大屏幕显示器等; (3)数码显示器件。(可供选择:LCD, LED, CRT, ELD, PDP 等) 4、光电显示器件有哪些分类? 直观型(主动发光型和被动显示型); 投影型(前投式和背投式); 空间成像型. 5、光度学中有哪几个主要物理量?它们是如何定义的? 各自的单位是什么? 光通量:能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐射功率的大小的度量,单位是流明(lm)。 发光强度:为了描述光源在某一指定方向上发出光通量能力的大小,定义在指定方向上的一个很小的立体角元内所包含的光通量值,除以这个立体角元,所得的商为光源在此方向上的发光强度。单位为坎德拉(cd)。 照度:单位面积上的光通量,单位是勒克斯(lx)。 亮度:单位面积上的发光强度,单位为坎德拉/平方米(cd/m2)。 6、描述彩色光的3个基本参量是什么?各是什么含义? 答:色调是指在物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定的,不同波长产生不同颜色的感觉。色调是彩色最重要的特征,它决定了颜色本质的基本特征。 颜色的饱和度是指一个颜色的鲜明程度。饱和度是颜色色调的表现程度,它取决于表面反射光的波长范围的狭窄性(即纯度)。在物体反射光的组成中,白色光越少,则它的色彩饱和度越大。 明度是指刺激物的强度作用于眼睛所发生的效应,它的大小是由物体反射系数来决定的,反射系数越大,则物体的明度越大,反之越小。明度是人眼直接感受到的物体明亮程度,可描写人眼主观亮度感觉。 阐述题: 1、试述研究显示技术的意义及显示技术的发展历史。

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)

光电技术自测题[全]含答案解析

第一部分自测题 一、多项选择题 1.下列选项中的参数与接收器有关的有() A.曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度 答案:AD 2.光电探测器中的噪声主要包括( ABCDE ) A.热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 D.1/f噪声 E 温度噪声 3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是( AB ) A.本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收 二、单项选择题 1.被光激发产生的电子溢出物质表面,形成真空中的电子的现象叫做() A.内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应 答案:B 2.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 答案:A 3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW,正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W,人眼明视觉光谱光视效率为0.24,则该激光器发出的光通量为() A.3.31lx B.1.31lx C.3.31lm D.1.31lm 答案:D 4.半导体()电子吸收光子能量跃迁入(),产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。 A.价带,导带 B.价带,禁带 C.禁带,导带 D.导带,价带 答案:A 5.一个电阻值为1000欧姆的电阻,在室温下,工作带宽为1Hz时,热噪声均方电压为 答案 B A 3nV B 4nV C 5nV D 6nV 6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx,该环境可能是(B) A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影 7.已知某辐射源发出的功率为1W,该波长对应的光谱光视效率为0.5,则该辐射源辐射的光通量为(B) A 683lm B341.5lm C 1276lm D 638lm 8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力,最适合的辐射度量是(D ) A 辐射照度 B 辐射强度 C 辐射出度 D 辐射亮度 9. 电磁波谱中可见光的波长范围为 A0.38~0.78um B 0.38~1um C 1~3um D 8~12um

光电显示技术期末复习资料

光电显示技术期末复习资料 第一章绪论 (2) 1、光电显示器件有哪些分类? (3) 2、表征显示器件的主要性能指标有哪些? (3) 3、简述色彩再现原理。 (3) 4、人眼的视觉特性 (3) 5、简述人眼的视觉原理。 (4) 第二章液晶显示技术(LCD) (4) 1、简述液晶的种类与特点。 (4) 2、简述热致液晶分类和特点。 (5) 3、试述液晶显示器的特点。 (5) 4、什么是液晶的电光效应? (5) 5、LCD显示产生交叉效应的原因是什么? 用什么方法克服交叉效应? (5) 6、液晶有哪些主要的物理特性? (5) 7、简述TFT-LCD的工作原理。 (6) 8、简述TN-LCD的基本结构及工作原理。 (6) 9、液晶显示器驱动方法有哪几种方式? (7) 10、液晶显示控制器有哪些特性? (7) 11、自然光和偏振光的区别是什么?简述偏振光的分类及线偏振光的特点。 (7) 12、LCD结构和显示原理。 (7) 第四章发光二极管LED和有机发光二极管OLED显示技术 (10) 1、简述有机发光二极管显示器发光过程。 (10) 2、以ITO阳极-空穴传输层-发光层-电子传输层-金属阴极结构OLED为 例说明每一功能层的作用,并简述其工作原理。 (10) 3、简述影响OLED发光效率的主要因素和提高发光效率的措施。 (11) 4、OLED如何实现彩色显示? (11) 5、简述LED工作原理。 (11) 6、简述LED驱动方式。 (12) 7、OLED的结构与工作原理。 (12) 8、OLED的特点有哪些? (12) 第六章激光显示技术(LDT) (12) 1、激光具有哪些特性? (13) 2、激光用于显示具有哪些优势? (13) 第七章新型光电显示技术 (13) 1、场致发射显示(FED)结构及工作原理 (13) 2、真空荧光显示器(VFD)结构及工作原理 (14) 第八章大屏幕显示技术 (14) 1、DLP特点及工作原理 (14) 2、LCOS特点及工作原理 (15)

光电子技术期末考试试卷及其知识点大汇总(可编辑修改word版)

一、选择题(20 分,2 分/题) 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有(abcd ) A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、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 3、光波在大气中传播时,引起的能量衰减与(abcd )有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009 年10 月6 日授予华人高锟诺贝尔物理学奖,提到光纤以SiO2为材料的主要是由于( a ) A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有(abc ) A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与(ac )有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变

化量 7、激光调制按其调制的性质有(cd ) A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有(abc ) A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元 件 9、CCD 摄像器件的信息是靠( b )存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD 显示器,可以分为(abcd ) A. TN 型 B. STN 型 C. TFT 型 D. DSTN 型 二、判断题(20 分,2 分/题,对用“√”、错用“×”标记) 11、世界上第一台激光器是固体激光器。 ( T ) 12、在辐射度学中,辐射能量Q 是基本的能量单位,用J(焦耳)来度量。 ( T ) 13、在声光晶体中,超声场作用像一个光学的“相位光栅”,其光栅常数等于光 波 波 长

光电显示技术实验讲义

实验一有机发光器件(OLED)参数测量 一、实验目的: 1.了解有机发光显示器件的工作原理及相关特性; 2.掌握OLED性能参数的测量方法; 二、实验原理简介: 1979年,柯达公司华裔科学家邓青云(Dr. C. W. Tang)博士发现黑暗中的有机蓄电池在发光,对有机发光器件的研究由此开始,邓博士被誉为OLED之父。 OLED (Organic Light Emitting Display,中文名有机发光显示器)是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。OLED用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。 图1:OLED结构示意图 与LCD相比,OLED具有主动发光,无视角问题,重量轻,厚度小,高亮度,高发光效率,发光材料丰富,易实现彩色显示,响应速度快,动态画面质量高,使用温度范围广,可实现柔软显示,工艺简单,成本低,抗震能力强等一系列的优点。 如果一个有机层用两个不同的有机层来代替,就可以取得更好的效果:当正极的边界层供应载流子时,负极一侧非常适合输送电子,载流子在两个有机层中间通过时,会受到阻隔,直至会出现反方向运动的载流子,这样,效率就明显提高了。很薄的边界层重新结合后,产生细小的亮点,就能发光。如果有三个有机层,分别用于输送电子、输送载流子和发光,效率就会更高。

为提高电子的注入效率,OLED阴极材料的功函数需尽可能的低,功函数越低,发光亮度越高,使用寿命越长。可以使用Ag 、Al 、Li 、Mg 、Ca 、In等单层金属阴极,也可以将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成合金阴极。如Mg: Ag(10: 1),Li:Al (0.6%Li),功函数分别为3.7eV和3.2eV,合金阴极可以提高器件的量子效率和稳定性,同时能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。此外还有层状阴极和掺杂复合型电极。层状阴极由一层极薄的绝缘材料如LiF, Li2O,MgO,Al2O3等和外面一层较厚的Al组成,其电子注入性能较纯Al电极高,可得到更高的发光效率和更好的I-V特性曲线。掺杂复合型电极将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间,可大大改善器件性能,其典型器件是ITO/NPD/AlQ/AlQ(Li)/Al,最大亮度可达30000Cd/m2,如无掺Li层器件,亮度为3400Cd/m2。 为提高空穴的注入效率,要求阳极的功函数尽可能高。作为显示器件还要求阳极透明,一般采用的有Au、透明导电聚合物(如聚苯胺)和ITO导电玻璃,常用ITO玻璃。 载流子输送层主要是空穴输送材料(HTM)和电子输运材料(ETM)。空穴输送材料(HTM)需要有高的热稳定性,与阳极形成小的势垒,能真空蒸镀形成无针孔薄膜。最常用的HTM均为芳香多胺类化合物,主要是三芳胺衍生物。TPD:N,N′-双(3-甲基苯基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺NPD: N,N′-双(1-奈基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺。电子输运材料(ETM)要求有适当的电子输运能力,有好的成膜性和稳定性。ETM一般采用具有大的共扼平面的芳香族化合物如8-羟基喹啉铝(AlQ),1,2,4一三唑衍生物(1,2, 4-Triazoles,TAZ),PBD,Beq2,DPVBi等,它们同时又是好的发光材料。 OLED的发光材料应满足下列条件: 1)高量子效率的荧光特性,荧光光谱主要分布400-700nm可见光区域。 2)良好的半导体特性,即具有高的导电率,能传导电子或空穴或两者兼有。 3)好的成膜性,在几十纳米的薄层中不产生针孔。 4)良好的热稳定性。 按化合物的分子结构,有机发光材料一般分为两大类: 1) 高分子聚合物,分子量10000-100000,通常是导电共轭聚合物或半导体共轭聚合物,可用旋涂方法成膜,制作简单,成本低,但其纯度不易提高,在耐久性,亮度和颜色方面比小分子有机化合物差。 2) 小分子有机化合物,分子量为500-2000,能用真空蒸镀方法成膜,按分子结构又分为两类:有机小分子化合物和配合物。 有机小分子发光材料主要为有机染料,具有化学修饰性强,选择范围广,易于提纯,量子效率高,可产生红、绿、蓝、黄等各种颜色发射峰等优点,但大多数有机染料在固态时存在浓度淬灭等问题,导致发射峰变宽或红移,所以一般将它们以低浓度方式掺杂在具有某种载流子性质的主体中,主体材料通常与ETM和HTM层采用相同的材料。掺杂的有机染料,应满足以下条件: a. 具有高的荧光量子效率 b. 染料的吸收光谱与主体的发射光谱有好的重叠,即主体与染料能量适配,从主体到染料能有效地能量传递; c. 红绿兰色的发射峰尽可能窄,以获得好的色纯;

光电技术(A卷)试卷

武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称光电技术 名词解释(每小题3分,总共15分) 1. 坎德拉(Candela,cd) 2.外光电效应 3.量子效率 4.象增强管 5.本征光电导效应 填空题(每小题3分,总共15分) 1. 光电信息变换的基本形式_________________ 、_______________ 、________________ 、 2. 光电倍增管是一种真空光电器件,它主要由_______ 、____ 、______ 、____ 和_____ 组成。 3. 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 和。 4. _________________________________________________________ 产生激光的三个必要条件是 E g,要使该材料有光电子产生,其入射光波的最大波长为 5.已知本征硅的禁带宽度为 、如图1所示的电路中,已知R b=820 Q ,R e=3.3K Q,U W=4V,光敏电阻为 输出电压为6V,80lx是为9V。设光敏电阻在30~100之间的Y值不变。 试求:(1)输出电压为8V时的照度; (2) 若R e增加到6 K Q ,输出电压仍然为8V ,求此时的照度; (3) 输出电压为8V时的电压灵敏度。 四、如果硅光电池的负载为R L。(10分) (1) 、画出其等效电路图; (2) 、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流; (3) 、标出等效电路图中电流方向。 五、简述PIN光电二极管的工作原理。为什么PIN管比普通光电二极管好?(10分) 六、1200V负高压供电,具有11级倍增的光电倍增管,若倍增管的阴极灵敏度S K为20uA/ lm,阴极入射

光电技术自测题(全)

第一部分自测题 、多项选择题 1. 下列选项中的参数与接收器有关的有() A .曝光量B.光通量C.亮度D.照度 答案:AD 2. 光电探测器中的噪声主要包括(ABCDE ) A.热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 D.1/f 噪声E温度噪声 3. 光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是(AB ) A.本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收E晶格吸收 、单项选择题 1. 被光激发产生的电子溢出物质表面,形成真空中的电子的现象叫做() A .内光电效应B.外光电效应C.光生伏特效应D.丹培效应 答案:B 2. 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 答案:A 3. 已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分 别为683lm/W和1725lm/W,人眼明视觉光谱光视效率为0.24 ,则该激光器发出的光通量为() A. 3.31IX B.1.31IX C.3.31lm D.1.31lm 答案:D 4. 半导体()电子吸收光子能量跃迁入(),产生电子一空穴对的现象成为本征吸收。 A.价带,导带 B.价带,禁带 C.禁带,导带 D.导带,价带 答案:A 5. 一个电阻值为1000欧姆的电阻,在室温下,工作带宽为1Hz时,热噪声均方电压为 答案B A 3nV B 4nV C 5nV D 6nV 6. 用照度计测得某环境下的照度值为1000lx,该环境可能是(B) A阳光直射 B 阴天室外C 工作台D 晨昏蒙影 7. 已知某辐射源发出的功率为1W该波长对应的光谱光视效率为0.5 ,则该辐射源辐射的光通量为(B) A 683lm B341. 5lm C 1276lm D 638lm 8. 为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力,最适合的辐射度量是(D ) A 辐射照度 B 辐射强度 C 辐射出度 D 辐射亮度

最新光电显示技术实验讲义

光电显示技术实验讲 义

实验一有机发光器件(OLED)参数测量 一、实验目的: 1.了解有机发光显示器件的工作原理及相关特性; 2.掌握OLED性能参数的测量方法; 二、实验原理简介: 1979年,柯达公司华裔科学家邓青云(Dr. C. W. Tang)博士发现黑暗中的有机蓄电池在发光,对有机发光器件的研究由此开始,邓博士被誉为OLED之父。 OLED (Organic Light Emitting Display,中文名有机发光显示器)是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。OLED用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。

图1:OLED结构示意图 与LCD相比,OLED具有主动发光,无视角问题,重量轻,厚度小,高亮度,高发光效率,发光材料丰富,易实现彩色显示,响应速度快,动态画面质量高,使用温度范围广,可实现柔软显示,工艺简单,成本低,抗震能力强等一系列的优点。 如果一个有机层用两个不同的有机层来代替,就可以取得更好的效果:当正极的边界层供应载流子时,负极一侧非常适合输送电子,载流子在两个有机层中间通过时,会受到阻隔,直至会出现反方向运动的载流子,这样,效率就明显提高了。很薄的边界层重新结合后,产生细小的亮点,就能发光。如果有三个有机层,分别用于输送电子、输送载流子和发光,效率就会更高。 为提高电子的注入效率,OLED阴极材料的功函数需尽可能的低,功函数越低,发光亮度越高,使用寿命越长。可以使用Ag 、Al 、Li 、Mg 、Ca 、In等单层金属阴极,也可以将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成合金阴极。如Mg: Ag(10: 1),Li:Al (0.6%Li),功函数分别

光电技术试题

光电技术试题

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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

光电技术(A卷)试卷

图1 武汉理工大学考试试题纸(A 卷) 课程名称光电技术 一、 名词解释(每小题3分,总共15分) 1.坎德拉(Candela,cd) 2.外光电效应 3.量子效率 4. 象增强管 5. 本征光电导效应 二、 填空题(每小题3分,总共15分) 1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。 2.光电倍增管是一种真空光电器件,它主要由 、 、 、 和 组成。 3. 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 和 。 4. 产生激光的三个必要条件是 。 5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ,要使该材料有光电子产生,其入射光波的最大波长为 。 三、如图1所示的电路中,已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V ,光敏电阻为R p ,当光照度为压为6V ,80lx 是为9V 。设光敏电阻在30~100之间的γ值不变。 试求:(1) 输出电压为8V 时的照度; (2)若e R 增加到6 K Ω,输出电压仍然为8V ,求此时的照度; (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。 四、 如果硅光电池的负载为R L 。(10分) (1)、画出其等效电路图; (2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流; (3)、标出等效电路图中电流方向。 五、 简述PIN 光电二极管的工作原理。为什么PIN 管比普通光电二极管好? (10分) 六、 1200V 负高压供电,具有11级倍增的光电倍增管,若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ,阴极入射光的 照度为0.1Lx ,阴极有效面积为2cm 2 ,各倍增极二次发射系数均相等(4=δ),光电子的收集率为98.00=ε, 各倍增极的电子收集率为95.0=ε 。(提示增益可以表示为N G )(0εδε=) (15分) (1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。

光电技术试题

光电技术自动成卷系统 单选题(10题,20分);简答题(5题,40分);综合题(1题,15分);计算题(1题,10分);设计题(1题,15分) 选择题(共 10 道,每题 2 分) 1、锁定放大器是基于 A.自相关检测理论 B.互相关检测理论 C.直接探测量子限理论 D.相干探测原理 2、下列哪一种应用系统为典型的相干探测应用实例 A.照相机自动曝光 B.飞行目标红外辐射探测 C.激光陀螺测量转动角速度 D.子弹射击钢板闪光测量 3、依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: A.光电二极管 B.光电三极管 C.光电倍增管 D.光电池 4、对于P型半导体来说,以下说法不正确的是 A.空穴为多子,电子为少子 B.能带图中费米能级靠近价带顶

C.光照时内部不可能产生本征吸收 D.弱光照时载流子寿命与热平衡时空穴浓度成反比 5、在飞轮转速和方向的光电测量系统中,若光源采用激光二极管,激光波长632nm,输出光调制频率为1kHz,探测器为CdSe光敏电阻,后接的检测电路为带通滤波放大器,其中心频率为1kHz,带宽为100Hz。这样,检测系统可以消除光敏电阻哪些噪声的影响? f 噪声,热噪声 B.产生-复合噪声,热噪声 C.产生-复合噪声,热噪声 f 噪声,产生-复合噪声 6、在非相干探测系统中 A.检测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相 位 B.检测器只响应入射其上的平均光功率 C.具有空间滤波能力 D.具有光谱滤波能力 7、关于半导体对光的吸收,下列说法正确的是 A.半导体非本征吸收时,产生电子-空穴对 B.杂质半导体本材料不会发生本征吸收 C.半导体对光的吸收与入射光波长有关 D.非本征吸收时,吸收的能量全部转换为材料的热能 8、下列关于热电偶和热电堆的说法不正确的是 A.热电堆的测量误差比热电偶小 B.热电堆的测量分辨率比热电偶高

《 光电子技术 》期末考试试卷(A卷)

西南科技大学2009—2010学年第1学期 《光电子技术》期末考试试卷(A卷) 学院: ___ 班级: 姓名:学号: ___________ 一、选择题(20分,2分/题) 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有(abcd ) A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、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 3、光波在大气中传播时,引起的能量衰减与(abcd )有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖,提到光纤以SiO2为材料的主要是由于( a ) A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有(abc ) A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与(ac )有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变化量

7、激光调制按其调制的性质有(cd ) A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有(abc ) A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元件 9、CCD 摄像器件的信息是靠( b )存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD显示器,可以分为(abcd ) A. TN型 B. STN型 C. TFT型 D. DSTN型 西南科技大学2009—2010学年第1学期 《光电子技术》期末考试试卷(A) 二、判断题(20分,2分/题,对用“√”、错用“×”标记) 11、世界上第一台激光器是固体激光器。( T ) 12、在辐射度学中,辐射能量Q是基本的能量单位,用J(焦耳)来度量。( T ) 13、在声光晶体中,超声场作用像一个光学的“相位光栅”,其光栅常数等于光波波长λ。 ( F ) 14、在磁光晶体中,当磁化强度较弱时,旋光率α与外加磁场强度是成正比关系。( T ) 15、为了获得线性电光调制,通过引入一个固定2/π相位延迟,一般该调制器的电压偏置在T=50%的工作点上。( T ) 16、在磁光调制中的磁性膜表面用光刻方法制作一条金属蛇形线路,主要为了实现交替变化的磁场。( T )

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