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?
(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)
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，使进入场区的光生载流子获得足够的能量，在与原子碰撞时可使原子电离，而产生新的电子—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、
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+和P+杂质扩散，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升，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。

@2电子撞到下一电极，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CCD器件的结构和工作原理
(MOS电容器件+输入输出端=CCD
Ccd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的像敏单元上;
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。

)。