最新光电检测期末复习
光电检测技术与应用期末考试复习资料
26、 外差检测：a、外差检测增益高，b、微弱光线下，外差检测表现出十分高的转换 增益，c、光外差检测方式具有天然检测微弱信号的能力。 27、 外差检测输出电流包含有信号光的振幅、 频率和相位的全部信息， 这是直接检测所 做不到的。 28、 信噪比用来衡量其质量的好坏，其灵敏度的高低与此密切相关。 29、 直接检测方法不能改善输入信噪比。 30、 对应检测电路的不同工作状态，频率特性可有不同的简化形式。 31、 在保证所需检测灵敏度的前提下获得最好的线性不失真和频率不失真是光电检测 电路设计的两个基本要求。 32、 检测电路频率特性的设计包括：a、确定信号的频谱分布，b、确定多级光电检测 电路的允许通频带宽和上限截止频率，c、确定单级检测电路的阻容参数。 33、 光敏电阻与其他半导体光电器件相比，有以下特点：a、光谱响应范围宽，b、工 作电流大，可达数毫安，c、所测的光电强度范围宽，即可测弱光也能侧强光。d、灵敏 度高，e、无选择极性之分，使用方便。 34、 硅光电二极管与硅光电池相比，前者掺杂浓度低。 35、 光生伏特效应是指光照射在半导体 PN 结或金属和半导体的接触面上时，会在 PN 结或金属半导体接触面上产生光生电动势的现象，属于内光电效应。 36、 光电检测电路设计的原则： 保证光电器件和后续电路的最佳工作状态， 基本要求： a、灵敏的光电转换能力，b、快速的动态响应能力，c、最佳的信号检测能力，d、长期 工作的稳定性和可靠性。 37、 条形码识别：a、要求建立一个光学系统，b、要求一个接受系统能够采集到光点 运动时打在条形码条符上反射回来的反射光，c、要求一个电子电路将接受到的光信号 不失真的转换成电脉冲。 38、 L=（1） （2） （ 3） （4）第一个括号是目标辐射特性及大气透过率对作用距离的影响， 第二和第三个括号是表示光学系统及检测器特性对作用距离的影响，第四个括号是信息 处理系统对作用距离的影响。 39、 φ=Ad/f²，增大视场角φ时，可增ห้องสมุดไป่ตู้检测器面积或减小光学系统的焦距，这两个方 面对检测系统的影响都是不利的：a、增加检测器的面积意味着增大系统的噪声，b、减 小焦距使系统的相对孔径加大，这也是不允许的，另一方面视场角增大后引入系统的背 景辐射也增加，使系统灵敏度下降。 40、 硅光电池的负载特性：a、光电流在弱光下与光照度呈线性关系，b、光照增加到 一定条件时光电流趋于饱和，c、负载大的时候更易出现 饱和，要获得较大的线性度负载不能太大。
《光电检测期末复习题》
第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。
（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。
（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。
（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。
光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。
2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。
光电检测期末考试试卷
光电检测期末考试试卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而与入射光的频率有关。
（对/错）2. 光电管的灵敏度与阴极材料的逸出功有关。
（对/错）3. 光敏电阻在光照下电阻值会发生变化，这种变化是可逆的。
（对/错）4. 光电倍增管的增益与阳极电压无关。
（对/错）5. 光纤通信中，单模光纤比多模光纤具有更高的带宽。
（对/错）6. 激光的相干性比普通光源的相干性要好。
（对/错）7. 光电二极管的响应速度比光电三极管快。
（对/错）8. 光电池的输出电压与光照强度成正比。
（对/错）9. 光通信中，波分复用技术可以提高通信容量。
（对/错）10. 光纤的损耗主要来源于材料吸收和散射。
（对/错）二、填空题（每空1分，共20分）1. 光电效应的条件是入射光的频率必须大于或等于材料的_________。
2. 光电倍增管的工作原理基于_________效应。
3. 光纤通信中，_________光纤可以实现信号的放大。
4. 激光器的工作原理基于_________放大。
5. 光电池的工作原理基于_________效应。
6. 光纤的折射率分布为_________型时，只能传输单一模式的光信号。
7. 光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而_________。
8. 光电倍增管的增益与_________电压有关。
9. 光纤通信中，_________复用技术可以提高通信容量。
10. 光电二极管的响应波长范围取决于材料的_________。
三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。
2. 描述光纤通信的基本原理，并说明其主要优点。
3. 解释激光的相干性，并讨论其在实际应用中的意义。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 给定某光电二极管的光电流与光照强度的关系为I = kP，其中I为光电流，P为光照强度，k为比例常数。
若在光照强度为P1时，光电流为I1；在光照强度为P2时，光电流为I2。
《光电检测期末复习题》（精品文档）
《光电检测期末复习题》（精品文档）第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。
（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。
（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。
（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。
光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。
2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。
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）。
光电检测技术复习总结
3. 极微弱光信号的探测---光子计数的原理 如图所示：
如上图为光子计数器的原理图，当光子入射到光电探测器上时，倍增管的光阴极释放的电子在 管内电场作用下运动至阳极， 在阳极的负载电阻上出现光电子脉冲， 然后经处理把光信号从噪 声中以数字化的方式提取出来。 弱辐射信号是时间上离散的光子流， 因而检测器输出的是自然 离散化的电信号，采用脉冲放大、脉冲甄别和计数技术可以有效提高弱光探测的灵敏度。
2) 光敏电阻的分类：本征光敏电阻和掺杂光敏电阻； N 型半导体的光敏特性 较好，所以一般使用较多的就是 N 型半导体光敏电阻； 3. 光敏电阻应用电路---用光敏电阻设计一个光控电路组成分析： 如图所示就是一个光控开关的控制电路应用； 在图中， 是从 220V 高压接过来的电路， 所以电路可以分为两个部分， 第一部分： 电阻 R、 二极管 VD、 电容 C 组成的半波整流滤波电路；还有第二部分就是 光敏电阻、继电器 J、开关 组成的控制部分； ② 电路功能分析： 光照弱阻值大继电器 J 无法启动灯路电阻小，电流走灯路 灯亮了； 光照强阻值小电流都流过来了继电器 J 启动工作开关常闭了灯灭了 4. 习题： 4.1 光敏电阻有哪些优点：可靠性好 、体积小、灵敏度高、反应速度快、光谱特 性好 4.4 光敏电阻 R 与 Rl=2KΩ 的负载电阻串联后接于 Ub=12V 的直流电源上，无光 照时负载上的输出电压为 U1=20mv，有光照时负载上的输出电压 U2=2v， 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 Sg=6*10^-6 s/lx，求光敏电阻所受的照度。 解:
n0
在如图所示的光纤传输示意图中，一束光 以 θ0 入射到端面，折射成θ1， 之后在纤 芯内以ψ1 的角度产生全反射，并且以相同的角度反复全反射向前传输，直至从光纤的 另一端射出，这就是光纤的传光原理； 图中的虚线表示入射角θ0 过大而不能产生全反射， 直接溢出了， 这叫光纤的漏光；
光电技术期末复习总结
EV
MV
Ie
Le
IV
LV
V (λ )
cd = lm • sr −1
cd •m−2
W /(m sr )
• 辐射度参数与光度参数的关系： 辐射度参数与光度参数的关系：
X v , λ = K m X e , λ V (λ )
式中，Km为人眼的明视觉最灵敏波长的 光度参量对辐射度参量的转换常数，其 值为683lm/W。
黑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射的总辐射出射度
M e,s = ∫0 M e,s ,λ dλ = σT 4
式中，σ是斯特藩-波尔兹曼常数，它由下式决 5 4 定 2π k −8 −2 −4
σ =
15h c
3 2
∞
= 5.67 × 10 Wm K
黑体发射的总辐射出射度 Me,s与T的四次 的四次 方成正比 。
(4) 维恩位移定律
M e ,s , λ =
2 πc h
2
λ5 (e
hc λkT
− 1)
式中， 为波尔兹曼常数 为波尔兹曼常数； 为普朗克常数 为普朗克常数； 为 式中，k为波尔兹曼常数；h为普朗克常数；T为 绝对温度； 为真空中的光速 为真空中的光速。 绝对温度；c为真空中的光速。
(3)斯忒藩-波尔兹曼定律 (3)
能增加, 引起温度上升,从而导致材料与温度有关的某些 物理性质变化. 热效应与入射辐射的光子的性质无关, 即光电信号取决于入射辐射功率而与入射辐射的光谱成 份无关,即对光辐射的响应无波长选择性.
光电探测器的合理选择: 光电探测器的合理选择
在设计光电检测系统时,要根据测量要求比较各种探测器的主要 特性参数，选定最佳器件： • 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 根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号， 测器的动态范围； 测器的动态范围； • 探测器的光谱响应范围是否与待测光信号的 相对光谱功率分布 一致，即探测器和光源的匹配； 一致，即探测器和光源的匹配； • 需要知道探测器的等效噪声功率，知道所产生电信号的信噪比； 需要知道探测器的等效噪声功率，知道所产生电信号的信噪比； • 当测量调制或脉冲信号时 要考虑探测器的响应时间或频率响应 当测量调制或脉冲信号时, 范围； 范围； • 测量光信号的幅值变化时，探测器输出信号的线性程 测量光信号的幅值变化时，探测器输出信号的线性程度。 此外，稳定性、测量精测量方式等。
光电测试技术复习资料
光电测试技术复习资料PPT 中简答题汇总1. 价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。
施主能级和受主能级的定义及符号。
答：施主能级：易释放电⼦的原⼦称为施主，施主束缚电⼦的能量状态。
受主能级：容易获取电⼦的原⼦称为受主，受主获取电⼦的能量状态。
2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产⽣的条件及其定义。
半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。
半导体吸收光⼦的能量使价带中的电⼦激发到导带，在价带中留下空⽳，产⽣等量的电⼦与空⽳，这种吸收过程叫本征吸收。
产⽣本征吸收的条件：⼊射光⼦的能量（ h V 要⼤于等于材料的禁带宽度⽈3. 扩散长度的定义。
扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。
多⼦和少⼦在扩散和漂移中的作⽤。
扩散长度：表⽰⾮平衡载流⼦复合前在半导体中扩散的平均深度。
扩散系数D （表⽰扩散的难易）与迁移率⼙（表⽰迁移的快慢）的爱因斯坦关系式:D=（kT/q ）⼙ kT/q 为⽐例系数漂移主要是多⼦的贡献，扩散主要是少⼦的贡献。
4. 叙述 p-n 结光伏效应原理。
当 P-N 结受光照时，多⼦（ P 区的空⽳， N 区的电⼦）被势垒挡住⽽不能过结，只有少⼦（ P 区的电⼦和 N 区的空⽳和结区的电⼦空⽳对）在内建电场作⽤下漂移过结,这导致在 N 区有光⽣电⼦积累，在 P 区有光⽣空⽳积累，产⽣⼀个与内建电场⽅向相反的光⽣电场，其⽅向由P 区指向 N 区。
5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？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。
因为在恒定光辐射作⽤下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的光辐射不会有响应。
6. 简述红外变象管和象增强器的基本⼯作原理。
红外变象管：红外光通过光电导技术成象到光电导靶⾯上，形成电势分布图象，利⽤调制的电⼦流使荧光⾯发光。
象增强器：光电阴极发射的电⼦图像经电⼦透镜聚焦在微通道板上，电⼦图像倍增后在均匀电场作⽤下投射到荧光屏上。
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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CCD5、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，组成像方远心光路，视场光阑被聚光镜成像到物面上，称为 远心柯勒 照明。
1、光子效应光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小。
因为光子能量是h γ，其中h 是普朗克常数,γ是光波频率，所以光子效应就对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。
2、光视效能光视效能描述某一波长的单色光辐射通量可以产生多少相应的单色光通量。
即光视效能K λ定义为同一波长下测得的光通量与辐射通量的比之，即e K υλλλΦ=Φ。
单位：流明/瓦特（lm/W ）。
3、本征光电导效应本征半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴，使得材料的电导率发生变化的现象。
4、响应度响应度也称探测灵敏度，定义为光电器件输出的方均根电压(或电流)与入射光通量（或光功率）之比。
它描述了光电器件输出的电信号和输入的光信号之间的关系。
5、光伏效应半导体受光照，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。
6、热释电效应热释电效应是非中心对称的晶体，自然状态下，在某个方向上正负电荷中心不重合。
在晶体表面形成一定量的极化电荷。
但当晶体温度变化时，极化程度下降，其表面浮游电荷变化缓慢，再次达到极化的电平状态前，晶体表面有多余浮游电荷，这相当于释放出一部分电荷，这种现象称为热释电效应。
1、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？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。
2、光敏电阻与结型光电器件有什么区别？（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、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。
4、光源选择的基本要求有哪些?①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。
按检测的任务不同，要求的光谱范围也有所不同，如可见光区、紫外光区、红外光区等等。
有时要求连续光谱，有时又要求特定的光谱段。
系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。
②光对光源发光强度的要求。
为确保光电测试系统的正常工作，对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。
光源强度过低，系统获得信号过小，以至无法正常测试，光源强度过高，又会导致系统工作的非线性，有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器，同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。
因此在设计时，必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计，并按估计来选择光源。
③对光源稳定性的要求。
不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。
通常依不同的测试量来确定。
稳定光源发光的方法很多，一般要求时，可采用稳压电源供电。
当要求较高时，可采用稳流电源供电。
所用的光源应该预先进行月化处理。
当有更高要求时，可对发出光进行采样，然后再反馈控制光源的输出。
④对光源其他方面的要求。
光电测试中光源除以上几条基本要求外；还有一些具体的要求。
如灯丝的结构和形状；发光面积的大小和构成；灯泡玻壳的形状和均匀性；光源发光效率和空间分布等等，这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足。
5、论述光电检测系统的基本构成，并说明各部分的功能。
光电检测系统的基本构成框图如下：（1）光源和照明光学系统：是光电检测系统中必不可少的一部分。
在许多系统中按需要选择一定辐射功率、一定光谱范围和一定发光空间、分布的光源，以此发出的光束作为载体携带被测信息。
（2）被测对象及光学变换：这里所指的是上述光源所发出的光束在通过这一环节时，利用各种光学效应，如反射、吸收、折射、干涉、衍射、偏振等，使光束携带上被检测对象的特征信息，形成待检测的光信号。
光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，实现将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等）。
（3）光信号的匹配处理：这一工作环节的位置可以设置在被检测对象前面，也可设在光学变换后面，应按实际要求来决定。
光信号匹配处理的主要目的是为了更好地获得待测量的信息，以满足光电转换的需要。
（4）光电转换：该环节是实现光电检测的核心部分。
其主要作用是以光信号为媒质，以光电探测器为手段，将各种经待测量调制的光信号转换成电信号（电流、电压或频率），以利于采用目前最为成熟的电子技术进行信号的放大、处理、测量和控制等。
（5）电信号的放大与处理：这一部分主要是由各种电子线路所组成。
光电检测系统中处理电路的任务主要是解决两个问题：①实现对微弱信号的检测；②实现光源的稳定化。
（6）存储、显示与控制系统：许多光电检测系统只要求给出待测量的具体值，即将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。
1、如图所示，光电倍增管的阴极积分灵敏度30/K S A lm μ=，阳极积分灵敏度10/K S A lm μ=，阳极暗电流4d I A μ=，输入电路是电阻510R =Ω和电容00.1C F μ=的并联，阴极面积A 为802mm ，要求信号电流为410L I A -=，计算阳极噪声电流、负载电阻上的噪声电压和信噪比解：（1）等效噪声带宽和检测电路的高频截止频率分别为5701125441010e f Hz RC -∆===⨯⨯ 01215.92HC e f f Hz RC ππ==∆= （2）阳极散粒噪声电流和负载上的噪声电压散粒噪声电流82.5810ns I A -===⨯热噪声电流121.2910 2.010nT I A --=⨯=⨯ 总噪声电流82.5810N I A -=≈=⨯负载上的噪声电压8532.581010 2.5810N N U I R V --==⨯⨯=⨯（3）信噪比448100.38102.5810L A N I SNR V I --===⨯⨯ 2、已知某Si 光电二极管的灵敏度为0.5/A W μμ，结间电导0.01G S μ=（微西），转折电压010U V =，入射光功率从15P W μ''=变到25P W μ'=，偏压50b U V =。
求最大输出功率时的最佳负载L R 、输出电流I ∆、输出电压U ∆和输出功率L P 。
解：初始电导000.5250.01 1.2610SP G G S U μ'⨯=+=+= 最大输出时，负载电导000101.260.3155010L b U G G S U U μ==⨯=-- 最佳负载11/ 3.1750.315L L R G M ===Ω 输出电压25150.515.3850.010.315L P P U S V G G '''--∆==⨯=++ 电流0.31515.385 4.846L I G U A μ∆=∆=⨯=输出功率4.84615.38574.56L P I U W μ=∆∆=⨯=3、用Si 光电二极管测缓变光辐射，伏安特性曲线如图1所示，在入射光最大功率为8μW 时，屈膝电压10V ，反向偏置电压为40V ，Si 光电二极管的灵敏度S=0.5μA/μW ，结电导为0.005μS 。