光电检测简答题
光电检测简答
光电探测一、为什么有些光敏二极管在制作PN结的同时还做出一个环极？答：无光照时反向电阻很大（MΩ级）只有打在PN结附近，使PN结空间电荷区（耗尽层）产生光生电子空穴对时它们与P区、N区的少数载流子一起在PN结内电场的作用下做定向移动形成光电流，此时它的反向电阻大为降低，一般只有1KΩ到几百欧，当负偏压增加时耗尽层加宽使光电流增大，灵敏度提高，光电流与入射光照度成线性关系。
光敏二极管的缺点：暗电流较大为了减少无光照时反向漏电流（暗电流）的影响有些光敏二极管（如2DU型）在制作PN结的同时还做出一个环形的扩散层引出的电极称为环极，如图所示因环极电位比负极电位高所以反向漏电流（暗电流）直接从环极流过而不再经过负极从而可以减少负极与正极之间的暗电流。
二、简述PIN、APD两种高速的光电二级管的结构特点和原理三、简述光电探测器的选用原则。
(1).光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配(2)光电检测器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配(3) 光电检测器件的响应特性必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真和良好的时间响应(4) 光电检测器件必须和输入电路以及后续电路在电特性上相互匹配，以保证最大的转换系数、线性范围、信噪比以及快速的动态响应等。
四、请简述红外光学系统的特点。
1)红外辐射源的辐射波段位于1μm以上的不可见光区，普通光学玻璃对2.5μm以上的光波不透明，而在所有有可能透过红外波段的材料中，只有几种材料有必需的机械性能，并能得到一定的尺寸，如锗、硅等，这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用，使反射式和折反射式光学系统占有比较重要的地位。
2)为了探测远距离的微弱目标，红外光学系统的孔径一般比较大。
3)在红外光学系统中广泛使用各类扫描器，如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。
4)8至14μm波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响。
5)在各种气象条件下或在抖动和振动条件下，具有稳定的光学性能。
南京理工大学-光电检测技术总结
南京理⼯⼤学-光电检测技术总结习题01⼀、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38m µ）到（0.78m µ ）范围内的电磁辐射称为光辐射。
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）。
4、光量Q ：?dt φ，s lm ?。
5、光通量φ：光辐射通量对⼈眼所引起的视觉强度值，单位：流明lm 。
6、发光强度I ：光源在给定⽅向上单位⽴体⾓内所发出的光通量，称为光源在该⽅向上的发光强度，ωφd d /，单位：坎德拉)/(sr lm cd 。
7、光出射度M ：光源表⾯单位⾯积向半球⾯空间内发出的光通量，称为光源在该点的光出射度，dA d /φ,单位：2/m lm 。
8、光照度E ：被照明物体单位⾯积上的⼊射光通量，dA d /φ，单位：勒克斯lx 。
9、光亮度L ：光源表⾯⼀点的⾯元dA 在给定⽅向上的发光强度dI 与该⾯元在垂直于给定⽅向的平⾯上的正投影⾯积之⽐，称为光源在该⽅向上的亮度，)cos /(θ?dA dI ，单位：2/m cd。
10、对于理想的散射⾯，有Ee= Me 。
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e φ：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、辐射强度e I ：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)。
4、辐射出射度e M ：辐射体在单位⾯积内所辐射的通量，单位为2/m W。
光电检测技术期末考试题库试卷四参考答案
光电检测技术期末考试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 4B. σT2C. Tλm＝BD. α(λ,T)= ε(λ,T)3．辐射量是光度度量的（ D ）倍．A.683B. V（λ）C.683V（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. 8×10-9sB. 6×10-8sC. 3×10-7sD. 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.555B.590C.620D.78014. 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. LDB. LEDC. CCDD. PMT20．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 ）。
光电检测单选题集
光电检测单选题集
一、简答题
1.什么是光电检测技术？
光电检测技术是利用光电传感器将光信号转化为电信号，并通过电子技术处理和分析电信号，以实现对物体特征或形态的检测、测量和判断的一种技术。
2.光电传感器有哪些常见的工作原理？
常见的光电传感器工作原理有电导式、应变式、电容式、电磁式、电热式、光电式等。
其中，光电式是指利用光电效应，将光信号转化为电信号的一种工作原理。
3.光电检测技术的应用领域有哪些？
光电检测技术广泛应用于工业自动化、安防监控、医疗器械、无人机、智能家居等领域。
例如，在工业自动化中，光电检测技术常常用于物体的检测、定位和计数；在安防监控中，光电检测技术可以用于人体、车辆和物体的检测和识别。
二、单选题
1.光电检测技术最常用的光源是：
A.白炽灯
B.激光器
C.红外LED
D.荧光灯
答案：C.红外LED
2.对于光电检测系统而言，以下哪个参数对系统性能影响最大：
A.光电传感器的灵敏度
B.光源的亮度
C.物体的反射率
D.环境光的干扰
答案：A.光电传感器的灵敏度
3.以下哪个光电传感器能够检测非接触式位置、速度和加速度：
A.光电开关。
光电检测期末考试试题
光电检测期末考试试题### 光电检测期末考试试题#### 一、选择题（每题5分，共40分）1. 光电检测技术中，光电效应是指（）。
A. 光能转化为热能B. 光能转化为电能C. 电能转化为光能D. 热能转化为光能2. 下列哪种材料不适合用作光电探测器的材料？（）A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒3. 光电倍增管（PMT）的主要作用是（）。
A. 放大电流B. 放大电压C. 放大光信号D. 放大声音信号4. 在光电检测中，光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而（）。
A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少5. 光电二极管的工作原理基于（）。
A. 光电效应B. 热电效应C. 光电导效应D. 光伏效应6. 光电检测技术在以下哪个领域应用最广泛？（）A. 通信B. 医疗C. 军事D. 所有以上7. 光电检测系统的灵敏度主要取决于（）。
A. 光源的亮度B. 探测器的响应速度C. 信号处理电路的增益D. 所有以上8. 在光电检测系统中，滤光片的主要作用是（）。
A. 改变光的强度B. 改变光的波长C. 改变光的方向D. 改变光的相位#### 二、简答题（每题10分，共40分）1. 简述光电效应的基本原理，并说明其在光电检测中的应用。
2. 描述光电倍增管（PMT）的工作原理，并解释其在提高光电检测灵敏度方面的优势。
3. 说明光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化规律，并讨论其在光电检测中的作用。
4. 阐述光电二极管和光电晶体管的主要区别，并讨论它们在光电检测系统中的不同应用场景。
#### 三、计算题（每题10分，共20分）1. 假设一个光电二极管在无光照时的暗电流为10nA，光照强度增加后，其电流增加到1μA。
如果该二极管的光电流与光照强度成正比，求光照强度增加了多少倍？2. 在一个光电检测系统中，使用了一个增益为10^6的光电倍增管。
如果入射光信号产生的光电子数为100，计算经过光电倍增管放大后的信号电流（假设每个光电子产生一个电子-空穴对）。
光电检测简答题
简述光电二极管和光电池的结构和特性异同光电二极管的光敏面小，结面积小，频率特性好，虽然光生电动势相同，但光电流普遍比光电池小，为数微安。
掺杂浓度：光电池约为10^16-10^19/cm3,硅光电二极管10^12-10^13/cm3电阻率：光电池0.1-0.01Ω/cm,光电二极管1000Ω/cm光电池零偏压下工作，光电二极管反偏压下工作在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么把光敏电阻制成蛇形材料的光电灵敏度与带宽是矛盾的：光电灵敏度高则带宽窄，反之，器件的带宽越宽，则光电灵敏度越低。
光敏电阻制造成蛇形，这样既可以保证有较大的受光面积，又可以减小电极之间的距离；从而既可减小载流子的两极间渡越时间，也有利于提高灵敏度。
说出PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和特点，为什么PIN管的频率特性好过普通管PIN:在P型和N型半导体之间夹着一层相对很厚的本征半导体，PN结的内电场就基本上全集中于本征层中，使PN结双电层的间距加宽，结电容变小。
时间常数变小，频带变宽。
特点：1、频带宽2、本征层很厚，在反偏压下运用可承受较高反向电压，线性输出范围宽3、由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，且集中在本征层，结电容进一步减小，频带宽度变宽4、本征层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安，目前有将PIN管与前置运算放大器集成在同一芯片上并封装成一个器件APD：利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管特点：1、工作电压很高，接近于反向击穿电压2、结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速产生电离雪崩反应。
因此这种管子有很高的内增益，可达到几百，当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达10^6，即产生雪崩3、是目前响应速度最快的一种光电二极管4、由于雪崩反应随即所以噪音较大，特别是工作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的噪声水平，以至无法使用具有很短的时间相应，时间常数较小，f=1/2πRC,所以频率特性好为什么说光电池的频率特性不是很好1、光电池的光敏面一般较大，因此极间电容较大2、光电池工作在第四象限，有较小的正偏压存在，因此内阻较低，且随入射光功率变差，因此光电池的频率特性不好简述光电检测器件和热点器件检测原理、性能及应用等方面的差异光电效应是指物体受光照射后，材料电学性质发生了变化的现象。
光电检测技术第二版答案
光电检测技术第二版答案篇一：《光电检测技术-题库》(2) 】、填空题1. 对于光电器件而言，最重要的参数是、和。
2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。
3. 光电三极管的工作过程分为和。
4. 激光产生的基本条件是受激辐射、和。
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。
6. 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。
7. 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。
8. 载流子的运动有两种型式，和。
9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。
11. 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。
12. 半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。
17. 检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。
18.. 使用莫尔条纹法进行位移- 数字量变换有两个优点，分别是和19. 电荷耦合器件( ccd )的基本功能是和。
20. 光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。
21. 交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。
22. 随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。
23. 硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
24. 发光二极管的峰值波长是由决定的。
光电技术简答题复习资料
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、什么就是朗伯辐射体？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。
i?i0co?s10、写出光源的基本特性参数。
（1）辐射效率和闪烁效率（2）光谱功率原产（3）空间反射率原产（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（演示黑体，动物活体）。
气体振动光源：汞灯，钠灯，氙灯，荧光灯等。
液态闪烁光源：场致闪烁灯，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。
铝电极工作原理：n型半导体中多数载流子就是电sio2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p＋电场弱化，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，－n从而p-n结附近产生导带电子和价带空穴的背电极复合，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。
图发光二极管的结构图13、表明发光二极管的基本特性参数存有哪些。
（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：电压高于打开电压时，没电流，也不闪烁。
电压低于打开电压时表明出来欧姆Auron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。
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光电检测简答题
简述光电二极管和光电池的结构和特性异同
光电二极管的光敏面小，结面积小，频率特性好，虽然光生电动势相同，但光电流普遍比光电池小，为数微安。
掺杂浓度：光电池约为10^16-10^19/cm3,硅光电二极管10^12-10^13/cm3
电阻率：光电池0.1-0.01Ω/cm,光电二极管1000Ω/cm
光电池零偏压下工作，光电二极管反偏压下工作
在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么把光敏电阻制成蛇形
材料的光电灵敏度与带宽是矛盾的：光电灵敏度高则带宽窄，反之，器件的带宽越宽，则光电灵敏度越低。
光敏电阻制造成蛇形，这样既可以保证有较大的受光面积，又可以减小电极之间的距离；从而既可减小载流子的两极间渡越时间，也有利于提高灵敏度。
说出PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和特点，为什么PIN管的频率特性好过普通管
PIN:在P型和N型半导体之间夹着一层相对很厚的本征半导体，PN结的内电场就基本上全集中于本征层中，使PN结双电层的间距加宽，结电容变小。
时间常数变小，频带变宽。
特点：1、频带宽2、本征层很厚，在反偏压下运用可承受较高反向电压，线性输出范围宽3、由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，且集中在本征层，结电容进一步减小，频带宽度变宽4、本征层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安，目前有将PIN管与前置运算放大器集成在同一芯片上并封装成一个器件
APD：利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管
特点：1、工作电压很高，接近于反向击穿电压2、结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速产生电离雪崩反应。
因此这种管子有很高的内增益，可达到几百，当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达10^6，即产生雪崩3、是目前响应速度最快的一种光电二极管4、由于雪崩反应随即所以噪音较大，特别是工作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的噪声水平，以至无法使用
具有很短的时间相应，时间常数较小，f=1/2πRC,所以频率特性好
为什么说光电池的频率特性不是很好
1、光电池的光敏面一般较大，因此极间电容较大
2、光电池工作在第四象限，
有较小的正偏压存在，因此内阻较低，且随入射光功率变差，因此光电池的频率特性不好
简述光电检测器件和热点器件检测原理、性能及应用等方面的差异
光电效应是指物体受光照射后，材料电学性质发生了变化的现象。
分为内光电效应和外光电效应。
光电导效应实际上是入射光辐射与物质中束缚于晶格的电子或自由电子的相互作用引起的，对光波频率表现出选择性，有光子直接与电子相互作用下，响应速度一般较快，应用于太阳能电池和光电传感器。
光热效应中。
光能量与晶格相互作用使其运动加剧，造成温度升高，从而引起物质相关电学特性变化，分为热释电效应，辐射热计效应和温差电效应。
光热效应对光波频率没有选择性，因而物质温度的变化反取决于光功率。
温度升高是热积累的作用，所以响应速度一般较慢，应用于热敏电阻和热释电探测器。
光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电，说明供电电路特点
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。
但必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属管距离至少10-20mm，否则由于屏蔽管的影响，可能相当大的增加阳极暗电流的噪声。
若靠近管壳处再加一个屏蔽罩，并连接到阴极电位上，则要注意安全。
采用正高压电源失去了采用负高
压电源的优点，这时需在阳极届耐高压、噪声小的隔直电容，得到交变信号输出，可会获得比较多的暗电流和噪声
光热效应的特点有哪些
吸收光辐射能量后不直接引起内部电子状态的变化，而是把吸收的光能转化为晶格的热运动能量，使温度上升。
分为热释电效应及温差效应。
光热效应对光波频率无选择性，速度较慢
什么是光纤损耗，简述造成光纤损耗的原因
光纤的损耗α=(10/L)lg(Pi/Po)
吸收损耗：物质吸收作用将使传输的光能变成热能，造成光功能损失
散射损耗：由于光纤的材料及其不均匀性或其几何尺寸的缺陷引起的，光导纤维的弯曲也会造成散射损耗，这是由于光纤边界条件的变化，使光在光纤中无法进行全反射传输所致。
弯曲半径越小，造成的损耗越大。
简述激光器的组成及各组成部分的作用
工作物质：在这种介质中可以实现离子束反转
泵浦源：将粒子从低能级运到高能级态的的装置
谐振腔：1、使激光具有极好的方向性2、增强光放大作用3、使激光具有极好的单色性
图1是脉冲激光测距仪原理方框图，简述其测距原理
按动启动按钮时，复原电路给出复原信号使整机复原，同时触发脉冲激光器产生激光脉冲，除一小部分能量由取样器直接送到接收器，绝大部分激光能量射向被测目标，由被测目标把激光能量反射回到接收系统得到回波信号。
参考信号及回波信号先后经小孔光阑和干涉滤光片聚焦到光电检测器上变换成电脉冲信号，经放大电路和整形电路输出一定形状的负脉冲到控制电路去打开电子门。
这时振荡频率一定的时钟振荡产生的时钟脉冲通过电子门进入计数显示电路，计时开始。
反射回来的测距信号到来时，关闭电子门，计时停止。
计数器接收到的时钟脉冲个数代表了被测距离。
简述光纤传感器种类
按制作材料：高纯度石英玻璃纤维、多组分玻璃光纤、塑料光纤
按传输模式：单模光纤、多模光纤
按光纤折射率的径向分布：阶跃光纤、梯度光纤
按用途：通信、非通信
按制作方法：化学气相沉积法或改进化学气相沉积法、双坩锅法、三坩埚法
光电倍增管的工作原理及结构，它有什么特点
光电倍增管是建立在光电子发射、二次电子发射效应和电子光学理论的基础上，能够将微弱光信号转换成光电子并获得倍增效应的真空光电发射器件
结构：入射窗、光电阳极、电子光学系统、电子倍增系统、阳极
特点：1、放大倍数很高，用于探测微弱信号2、光电特性的线性关系好3、工作频率高4、性能稳定使用方便5、供电电压高6、玻璃外壳，抗震性差7、价格昂贵，体积大。