光电技术习题与思考题及解答
光电技术习题
λ 止＝
hc Eg
= 12.4 ×103电子伏 • 埃＝6.63×10−34 × 3 ×108
0 ⋅ 09电子伏
0.09 ×1.6 ×10−19
= 1.38 ×10−（5米）
7． 已知某光探测器的等效噪声功率 NEP＝ 2 ×10−9 w，且已知光探测器的光敏面面积
Ad = 0.5cm2 ，如果测量系统的带宽 Δf = 1KHZ ，试计算此光探测器的探测率 D 和比
探测率 D* 各为多少？
解：据公式： D = 1 及D∗ = NEP
D=
1 2 ×10−9
= 5 ×108 (W −1 )
Ad ⋅ Δf 代入，并得出结果 NEP
D∗ =
0.5 ×103 2 ×10−9
1
= 1.12 ×1010 (w−1 ⋅ cm ⋅ Hz 2 )
1
答：该探测器的探测率 D 为 5 ×108 w−1 。 比探测率 D∗ 为1.12 ×1010 cm ⋅ Hz 2 ⋅ w−1
⎜⎝ 3.不变⎟⎠
⎛1.大于 ⎞
4．
本征光电导
⎜ ⎜
2.等于
⎟ ⎟
非本征光电导，这是因为从吸收跃迁的结果来看
⎜⎝ 3.小于 ⎟⎠
⎛1.本征 ⎞
⎜ ⎝
2.非本征
⎟ ⎠
光电导同时产生
⎛1.不同⎜ ⎝Fra bibliotek2.相同
⎞ ⎟ ⎠
的自由电子和空穴的结果。
⎛1.高的多 ⎞
5．
对于所有纯净的半导体材料来说，
hν
比禁带宽度
15． 已知某金属光电子发射体的逸出功 wΦ = 5eV ，波长 λ = 10μm 的中红外辐射入射
到该金属光电子发射体上，试问在这种情况下能否产生光电子发射？为什么？
光电技术习题解
教材：安毓英，刘继芳，李庆辉编著《光电子技术》，北京：电子工业出版社，2002《光电子技术》习题解答习 题11.1 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解答：根据辐射功率的定义及立体角的计算公式：ΩΦd d ee I =，202πd l R c =Ω 202e πd d l R I I c e e ==ΩΦ1.2 如图所示，设小面源的面积为∆A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为∆A c ，到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角，试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。
第1题图第2题图用定义r r e e A dI L θ∆cos =和A E ee d d Φ=求解。
1.4 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 不是热辐射。
是电致发光。
1.6 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。
这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898⨯10-3m ∙K 。
解答：普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。
教材P81.7 黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。
试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即4T ⨯=常数M这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67⨯10-8W/m 2K 4 解答：教材P9，并参见大学物理相关内容。
1.9常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗？按色温区分。
1.10 dv v ρ为频率在dv v v +~间黑体辐射能量密度，λρλd 为波长在λλλd +~ 间黑体辐射能量密度。
已知 ()[]1exp 833-=T k hv c hv B v πρ ，试求λρ。
《光电技术》章节要点思考题
《光电技术》章节要点思考题第01章光辐射探测的基础理论思考题1－1 分别指明光学谱区和可见光区的范围。
1－2 辐射度量与光度量分别适应于电磁波谱的哪个范围？两者之间的换算关系如何？1－3 分别画出本征半导体、P型半导体和N型半导体的能带图，并解释施主能级和受主能级的形成。
1－4 本征半导体和杂质半导体对光的吸收最⼤的区别是什么？1－5 简述光电导效应、光伏效应和光电发射效应。
1－6 解释PN结加反向偏压时结电容变⼩。
1－7 什么叫量⼦效率？它与哪些因素有关？1－8 为什么称光电探测器为平⽅律器件？1－9 光电探测器的噪声主要有哪⼏类？为什么限制探测系统的带宽，可以减⼩噪声？1－10 为什么测量探测器的光谱灵敏度时，测量系统⼀般需要单⾊仪？1－11 探测器的噪声等效功率与哪些因素有关？⼀个探测器的灵敏度很⾼，它的噪声等效功率就⼀定很⼩，从⽽它的探测能⼒就越强？第02章常⽤光辐射源思考题2－1 什么叫⿊体？绝对⿊体⾃然界并不存在，研究⿊体的意义是什么？2－2 指出⿊体、灰体和选择性辐射体的光谱发射率的差别。
2－3 什么是⾊温？2－4 分别指出⽤⿊体和⽩炽灯作标准光源的⼯作光谱范围。
2－5 在半导体激光器⼯作⼯程中，是如何实现粒⼦数反转的？第03章光电导探测器思考题3－1 本征光电导探测器和杂质光电导探测器在光谱响应有什么区别？为什么杂质光电导探测器常较低的温度⼯作？3－2 光敏电阻输出电路的负载电阻阻值过⼩，可能会出现什么问题？3－3 画图表⽰本征光电导探测器和杂质光电导探测器能够覆盖的光谱响应⼤致范围。
3－4 光敏电阻的响应时间由什么决定？第04章光伏探测器思考题4－1 光伏探测器⼯作在PN结的伏安特性曲线的哪些区域？4－2 什么叫光伏探测器的“短路电流”和“开路电压”？怎样测量？4－3 光伏探测器的噪声主要有哪些？4－4 光伏探测器的响应时间由哪些因素决定？4－5 光电池和光电⼆极管有哪些主要区别？4－6 简述APD 的⼯作原理。
光电检测习题解答
幕每秒钟接受旳光子为
N Φe Φe 0.6328106 6 103 1.911016 h hc 6.626 1034 3108
（个/秒）
光敏电阻
3 、在如图所示旳恒流偏置电路中，已知Re=3.3kΩ，UW=4V， Ubb=12V；光敏电阻为RP，当光照度为30lx时输出电压为6V，80 lx时为9V。（设该光敏电阻在30到100lx之间旳值不变）
二 填空题 1 描述光电探测器光电转化能力旳是 量子效率 。 2 任何物质，只要温度高于绝对零度，都具有发射辐射旳能力。 3 氦氖激光器以 直流 电源驱动。
4 发光二极管是 注入式电致发光器件 器件。 7 光伏器件有光伏工作模式和光导工作模式两种工作模式。
三 简答题
1、 掺杂对半导体导电性能旳影响是什么？ 答：半导体中不同旳掺杂或缺陷都能在禁带中产生附加旳能级 ，价带中旳电子若先跃迁到这些能级上然后再跃迁到导带中去 ，要比电子直接从价带跃迁到导带轻易得多。所以虽然只有少 许杂质，却会明显地变化导带中旳电子和价带中旳空穴数目， 从而明显地影响半导体旳电导率。
光电技术综合习题解答
一、单项选择题
① 在光电倍增管中，产生光电效应旳是（ ）。
A．阴极 C．二次发射极 ② 光电二极管旳工作条件是（ ）。
B．阳极 D．光窗
A．加热 C．加反向偏压
B．加正向偏压 D． 零偏压
光电技术综合习题解答
一、单项选择题
① 在光电倍增管中，产生光电效应旳是（A）。
A．阴极
B．阳极
G
I a min IK
2.439 24 106
1.02105
光电技术课后答案第五章
第五章 作业题答案5.7解：最小可探测功率为：W 1074.11103001038.11067.5101161611523122215min 21----⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=ασf kT A P 5.8解：(1) 当T =300K 时最小可探测功率为：W 1038.18.013001038.11067.510516161152312221521----⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=ασf kT A P NE比探测率为：/W H cm 1062.11038.1)1105()(*2121z 1011221⋅⨯=⨯⨯⨯=∆=--NE P f A D 热传导为：W/K1045.23001067.58.010544531223---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==T A G ασ(2) 当T =280K 时最小可探测功率为：W 1016.18.012801038.11067.510516161152312221521----⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=ασf kT A P NE比探测率为：/W H cm 1093.11016.1)1105()(*2121z 1011221⋅⨯=⨯⨯⨯=∆=--NE P f A D 热传导为：W/K1099.12801067.58.010544531223---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==T A G ασ5.9 热释电器件为什么不能工作在直流状态？答：当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片上时，引起薄片温度升高，表面电荷减少，相当于热“释放”了部分电荷。
释放的电荷可用放大器转变成电压输出。
如果辐射持续作用，表面电荷将达到新的平衡，不再释放电荷，也不再有电压信号输出。
因此，热释电器件不同于其他光电器件，在恒定辐射作用的情况下其输出电压为零。
只有在交变辐射的作用下才会有信号输出。
5.13 为什么热释电器件的工作温度不能在居里点？当工作温度远离居里点时热释电器件的电压灵敏度会怎样？工作温度接近居里点时又会怎样？答：随着温度的升高，极化强度减低，当温度升高到一定值(居里点)时，自发极化突然消失，热释电效应消失，热释电器件无法工作。
《光电技术》测试题及参考答案
7、光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动。
（答案：n）
8、光敏电阻的阻值与环境温度有关，温度升高光敏电阻的阻值也随
之升高。
（答案：y）
9、 光敏电阻在恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。 （答案：n）
（以上是第三章）
1、光伏器件的自偏置电路主要用于（ ）器件
1、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 （ ）
（答案：D）
D、辐射亮度
2、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（ ）
（答案：B）
B、341.5lm
3、半导体（）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的
5、假设某只 CdS 光敏电阻的最大功耗是 30mW，光电导灵敏度
Sg=0.5uS/lx，暗电导 g0=0。当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 是
的极限照度为（）。
（答案：D）
D、150lx 和 22500lx
6、光电导探测器的特性受工作温度影响（ ）。
点位置敏感的光电器件。
（答案：y）
4、光电池通常工作在自偏置状态，用作弱光信号的线性测量或强光
信号的存在探测。
（答案：y）
5、硅光电池需要加偏压才能把光能转换成电能。
（答案：n）
6、用双结光电二极管作颜色测量时，可以测出其中两个硅光电二极
管的短路电流比的对数值与入射光波长的关系。
1、可以引起光电效应的光吸收包括本征吸收，杂质吸收，激子吸收，
自由载流子吸收和晶格吸收。
科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案
4-7 说明 PIN 管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。PIN 管的频率特性为什么比普通 光电二极管好? 答：（一）PIN 光电二极管
工作原理：PIN 光电二极管是一种快速光电二极管，PIN 光电二极管在掺杂浓度很高的 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层较厚的高阻本征半导体 I，其基本原理与光电二极管 相同。但由于其结构特点，PIN 光电二极管具有其独特的特性。如下图所示。
=
SΦ m
R1 RL
=
SΦ m
Rb Rb + RL
=
0.6 × 5 × 125 125 + 125
= 1.5μA
交流输出电压 UL 的有效值
UL = ILmRL / 2 = 1.5μA ×125kΩ/ 2 = 132.6mV
(3)上限截止频率
f HC
=
1 2πR1C1
=
1 2 × 3.14 × 125 ×103 × 6 ×10−12
科学出版社《光电技术》第 1 版习题与思考题及参考解答
第 4 章 光伏探测器
4-1 （1）证明：光电二极管输出的光电流 Ip = eηΦ0 / (hν ) ，式中：Ф0 为入射辐射功率，e
为电子电量，η为量子效率，hv 为入射光子能量；（2）通常光电二极管的内增益 M=1，不会 出现 M>1。试从光伏效应的机理上加以解释。
压，负载电阻 50Ω 自身的噪声电压）：
U
2 in
=
2eiΔf
⋅
R2
+
4kT Δf
⋅
R
=
光电技术习题及总复习
(2).该激光束投射在10m远的白色漫反射屏上,漫反射屏的 反射比为0.85,求屏上的光亮度
本题1问的关键: 辐射通量和光通量的转换关系要清楚；立体角
概念要清楚；立体角与平面角的关系？
1）光通量
v CVe 683 0.175 2103 0.239lm
第三和第四代像增强器？
28.光源的光谱功率分为哪几种情况？画出每种情况对应的
分布图？
29.光电测量系统中的噪声可分为三类，简述这三类噪声？ 等效噪声功率的表达式（两个）？
30.光和物质相互作用的三个过程是什么?产生激光的三个必要 条件是什么？激光器的类型和激光的特性是什么？
31.硅光电池最大的开路电压是多少？为什么它随温度升高
5.变像管是一种能把各种（ ）辐射图像转换成为（ ）图 像的真空光电成像器件。
第十六页，编辑于星期六：十六点 三十四分。
6. 电荷耦合器（CCD）电荷转移的沟道主要有两大类，一 类是（ ）, 另一类是（ ）。 7. 光电子技术是（ ）和（ ）相结合而形成的一门技术
8. 光源的颜色，包括两方面含义（ ）和（ ）。
而降低？
I0 4.22 1014 e0.1539t
32.什么是光纤的V归一 化2频a率参n1数2 ？n判22 断单2模a与n非1 单2模光纤的条件？
33.什么是“胖0”电荷？什么是“胖0”工作模式？“胖0”电荷的数 量是多少？引入“胖0”电荷的优缺点？
第二十页，编辑于星期六：十六点 三十四分。
34.光电探测器的特性参数有？为什么光敏电阻随光照增
πr102
r10=θR=10-3×10=10-2
该白色漫反射屏是不透明的, 其上的光斑是一个漫反射 源, 因漫反射光源的视亮度与θ无关,各方向都相同,因此该漫反 射源以π的立体角出射光通量0.85Фv ,故视亮度