负电子亲和势砷化镓光阴极热发射度测量
光电技术自测题[全]含答案解析
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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：AD2.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：B2.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：A3.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.3.31lxB.1.31lxC.3.31lmD.1.31lm答案：D4.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：A5.一个电阻值为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 BA 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.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 638lm8.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答案：A10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为0.6328um ，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。
光电探测器响应时间实验研究-毕业设计论文
光电探测器响应时间实验研究摘要近几十年来，光电探测器在光通信、国防探测、信号处理、传感系统和测量系统等高精尖科技领域得到广泛的应用，在信息为导向的时代，时间就是生命，提高速度的需求日益紧迫，提高光电探测器响应速度的努力几乎从诞生它的一刻起就没停止过。
本实验主要研究光敏电阻和光电二极管的响应时间。
理论分析先从光敏电阻的光谱响应特性、照度伏安特性、频率响应、温度特性和前历效应来考察它的工作影响因素，确定光敏电阻响应时间与其入射光的照度、所加电压、负载电阻及照度变化前电阻所经历的时间的关系。
从光电二极管的模型分析，我们知道光电二极管的响应时间有三个方面决定：①光生载流子在耗尽层附近的扩散时间；②光生载流子在耗尽层内的漂移时间；③与负载电阻并联的结电容所决定的电路时间常数。
文中将详细分析计算对比三个时间的数量级，以确定提高响应速度的最有效途径，并提出改善光电二极管的有效方法和PIN 模型。
实验研究时，采用近似脉冲的光源，经探测器的输出信号输入快速响应的CS-1022型示波器，在示波器上直接读出响应时间，分析实验结果，得出影响探测器响应时间的因素。
关键词：光电探测器，响应时间，半导体，影响因素AbstractIn recent decades, photoelectric detectors have been widely used in high-tech areas such as optical communications, national defense detection and signal processing, sensing system and measurementsystem .in the era which leaded by information, time is life. Improving speed increasingly is urgent needs of photoelectric detector. To improve the response speed, effort haven't been stopped from birth to its moment. This experiment mainly researchs photoconductive resistance and photoelectric diode responsetime. The theoretical analysis studys photoconductive resistance properties, intensity of illumination volt-ampere characteristics, frequency response and temperature characteristic and former calendar effect to examine its working influence factors, and find out the influencing factors between photoconductive resistance response time and incident light intensity of illumination, voltage, load resistanceand the time experienced before intensity of illumination change. From the model analysis of the photoelectric diode, we know that the response time of the photoelectric diode has three aspects: (1) The diffusion time of photon-generated carrier near depletion layer.(2) The drift time of photon-generated carrier in depletion layer .(3) The constant of the circuit decided by junction capacitor which parallel with the load resistance . The detailed analysis and calculation of the order of magnitude of three time will be contrasted to determine the effective ways to improve photoelectric diode s' reaction speed,and the effective PIN model.In the experimental study, we use a pulse generator as light source, and the detector pulse output signal input quick response CS - 1022 type scillograph. So we can read direct response time in oscilloscope directly, then analyze the results, find out the factors which affect the probe response time.Key word: Photoelectric detector, response time, semiconductor, influencing factors1 绪论 (1)1.1 光电探测器发展历程 (1)1.2 近年高速探测器的发展成果 (2)1.3 光电探测器的分类 (4)1.4 光电探测器的物理基础 (6)2 典型光电探测器响应时间的研究 (10)2.1 光电导探测器. (10)2.1.1 光电转换原理 (10)2.1.2 工作特性分析 (12)2.1.3 时间响应特性及改善 (17)2.2 PN结光伏探测器 (17)2.2.1 光电转换原理 (18)2.2.2 光伏探测器的工作模式 (19)2.2.3 Si 光电二极管的构造与特性分析 (21)2.2.4 频率响应特性及改善探讨 (24)3 光电探测器响应时间实验研究 (32)3.1 实验原理 (32)3.1.1 脉冲响应 (32)3. 1 .2幅频特性 (33)3.2实验仪器 (34)3.3 实验步骤 (35)3.4 实验结果与分析 (37)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1 绪论自年第一台红宝石激光器问世以来，古老的光学发生了革命性的变化与此同时，电子学也突飞猛进地向前发展。
北京交通大学光电子学作业参考答案
变化．阴极在光照下发射光电子，光电子被极间电场加速聚焦，轰击倍增极，倍增极
在高速电子轰击下产生更多的电子，电子数目增大若干倍。
光敏电阻：
4. 光电倍增管的负高压供电方式\噪声特性? 负高压供电方式是指电源正极接地，使阳极输出直接接入放大器输入端而无需隔直流 电容。
优点是便于用直流法测量阳极输出电流，能响应变化非常缓慢的光信号。 缺点是地处于高电位，易受外界电磁干扰，噪声大。 对电磁屏蔽良好的光电倍增管来说，其噪声主要来源是暗电流、光信号电流、背景光 电流以及负载电阻的热噪声。如果光信号变化缓慢，还应考虑 1/f 噪声。
效率η则是对同一个问题的微观 ---宏观描述。现在把量子效率和灵敏度联系起来，
可得 η
=
hv e
Ri
光谱量子效率 η λ
=
hc eλ
Ri
通量阈 Pth 和噪声等效功率 NEP：实际情况告诉我们，当 p＝o 时，光电探测器的输出
电流并不为零。这个电流称为暗电流，记为 In=( im2 )1／2，它是瞬时噪声电流的有
1. 描述 CCD 的性能参数有那些?其含义是什么？ 一.转移效率：是指电荷包在进行一次转移中的效率，即电荷包从一个栅下势阱转移 到下一个栅下势阱时，有 V 部分电荷转移过去，余下 ε(称为失效率)部分没有转移， η 用公式表示为η＝1－ε 二 暗电流：是指在既无光注入又无电注入情况下输出的电流。 三 噪声：散粒噪声、转移噪声和热噪声 四 灵敏度(响应度)：指在一定光谱范围内，单位曝光量（光强与光照时间之积）的 输出信号电压(电流)。 五 分辨率：指摄像器对物像中明暗细节的分辨能力。用 MTF 表示分辨率 六 噪声等效功率 NEP：当入射辐射的功率为 NEP 时，则 CCD 输出的 S／N 为 1。NEP 又常常称为探测器的灵敏度。 七 动态范围：光敏元满阱信号／等效噪声信号。 八 峰值波长与截止波长：峰值波长(λp)表示探测器对入射光最灵敏的那个波长， 单位为μm(或 nm)。
华中科技大学《光电探测》3光电子发射探测器
细网型 细网型结构拥有封闭的精密组合的网状倍增极，而 使其具有极强的抗磁性、一致性和脉冲线性输出特性。另外， 当使用交叠阳极或多阳极结构输出情况下，还具有位置灵敏特
性。
第二十八页，编辑于星期六：十九点 十四分。
微通道板（MCP）型 MCP是上百万的微小玻璃管（通道）彼此平行地集成为 薄形盘片状而形成。每个通道都是一个独立的电子倍增 器。MCP比任何分离电极倍增极结构具有超快的时间响应，
子亲和势光电阴极(NEA)。
第八页，编辑于星期六：十九点 十四分。
EA1 Ec1
EA2 E0 对于P型Si的发射阈值是
Ec2
Eg2 Ev2
Ed1=EA1+Eg1,电子进入导带后需要 克服亲和势EA1才能逸出表面。
Eg1 Ev1
Cs2O
Si
EC1
Si-CsO2光电阴极：在p型Si
基上涂一层金属Cs，经过特殊
二、光电倍增管
1、光电倍增管组成及工作原理
光电倍增管由五个主要部分组成： 光窗、光电阴极、电子光学系统、 电子倍增系统和阳极。
第十四页，编辑于星期六：十九点 十四分。
第十五页，编辑于星期六：十九点 十四分。
工作原理：
1.光子透过入射窗口入射在光电阴极上;
2.光电阴极上的电子受光子激发，离开表面发 射到 真空中;
直流补偿
减
小 选频和锁相放大
暗
PMT
电 流 致冷
的
方 电磁屏蔽法
法
磁场散焦法
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四、噪声 散粒噪声
闪烁噪声
电阻热噪声
微光管大面积GaAs负电子亲合势光电阴极(NEA)光谱特性测试与分析
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真
１８ ３
空
科
学
与
技
术
学
报
第 ２卷 ６
第 ２期
Ｃ Ｎ Ｓ ＯＵ ＮＡ Ｃ ＵＭ ＣＩＮＣ ＮＤ Ｔ Ｃ ＯＬ Ｙ ＨＩ Ｅ Ｅ Ｊ Ｒ Ｌ ＯＦＶＡ Ｕ Ｓ Ｅ Ｅ Ａ Ｅ ＨＮ ＯＧ
２０ ０７年 ３４月 ，
微 光 管 大 面 积 Ｇ Ａ 负 电子 亲 合 势 光 电 阴极 （ Ｅ ａｓ Ｎ Ａ） 光谱 特性 测试 与分析
Ｈ ｖ ｇｓｌ ｄｔ ｓ ｒ ｌ ｓ ｙｏ吐 ｌ ｓｒ ｃ （ｉ ａｏ Ｇｈ ，ｅ ｕｃｅｅ ｂ ｃｔ ｇｈ ｊ ｅｅａｏ Ｌｉａｅｉｅｓ ｅ ａｉ ｖ ｅｅｐｏ ｅ ｉ ｉ ｎ ｏｅｈ ｂ ｍ ｂ ｐ ｎ盂 ｕｆ ｅｍｘｆ ｔｎｏ ａｓ Ｗ ｃｅｄｄｉ ｆ ｒ ａｎ ｅｔ ｒ ｇｎｒｉ Ｌ ｇ ｔ ｉ ｒ ａ ｔｃ ｉ ｆ ｉ ｓ ｎ ａ ｉ ｉ ｔ ｈｄ ｔｎ Ｌ ｍ ｎ ｎｆ ｉ
夜景物 目标的光匹配系数 、 器件图像对 比、 空间分辨
率 ， 且还决 定 器 件 的信 噪 比和 探 测距 离 。通过 对 而 光谱特 性 的测试 ， 可直 接 反 映 出 阴极 与 夜 天 光波 长 的匹配及 管子性 能 情 况 ， 同时 也 可 以通 过 光谱 特 性 曲线来 确 定 阴极 材 料 的体 特性 ， 发射层 厚度 ， 如 掺杂
反射式NEAGaN光电阴极激活和评估研究
摘要负电子亲和势（NEA）GaN光电阴极具有灵敏度高、暗发射小、发射电子能量分布集中等优点，是非常理想的新型紫外光电阴极。
针对目前NEA GaN光电阴极的基础理论、制备方法与评估手段研究的不足，围绕反射式GaN光电阴极的光电发射机理、净化方法、激活工艺、光谱响应测试以及阴极的稳定性能等方面开展研究。
根据提出的光电发射的“三步模型”，详细分析了NEA GaN光电阴极从光电子的激发、体内到表面的输运到穿越表面势垒逸出到真空的全过程，导出了光电子隧穿阴极表面势垒的透射系数。
通过求解非平衡载流子的扩散方程导出了反射式NEA GaN光电阴极的量子效率公式。
结合阴极的激活过程及充分激活后的NEA特性，给出了NEA GaN光电阴极铯（Cs）氧（O）激活后的表面模型[GaN(Mg):Cs]: O-Cs。
利用NEA光电阴极激活系统和XPS表面分析系统研究了GaN光电阴极的净化方法，给出了具体的化学清洗和加热净化工艺。
经过有效化学清洗后，超高真空中GaN样品在700ºC下加热20分钟，可以有效去除阴极表面的氧化物以及C杂质，获得较为理想的原子级清洁表面。
利用自行研制的光电阴极激活评估实验系统，给出了反射式GaN光电阴极Cs激活及Cs/O激活的光电流曲线。
针对GaN光电阴极NEA特性的成因，结合激活过程中光电流变化规律和成功激活后阴极表面模型，研究了NEA GaN光电阴极激活机理，得到了阴极激活时光电流的变化规律和激活过程中电子亲和势的变化之间的关系。
实验表明：GaN光电阴极在单独导入Cs激活时就可获得明显的NEA特性，Cs/O激活时引入O后光电流的增长幅度不大。
用双偶极层模型[GaN(Mg):Cs]: O-Cs较好地解释了激活成功后GaN光电阴极NEA特性的成因。
利用自行研制的紫外光谱响应测试仪器，测试了成功激活的反射式GaN光电阴极的光谱响应，给出了230nm～400nm波段内反射式NEA GaN光电阴极量子效率曲线。
砷化镓负电子亲合势光电阴极激活灵敏度在线检测与分析
（ 安 光学 应 用研究 所 ． 西 西安 西 陕 ７ ００ ） １ １ ０
摘
要 ： 模 拟 光 电 阴 极 灵 敏 度 测 试 仪 对 Ｇａ Ａｓ阴 极 徽 活 光 源 进 行 校 准 ， 对 透 、 射 阴 极 光 电 流 比值 并 反
对 灵 敏 度 的 影 响 进 行 了 讨 论 ， 验 结 果 证 明 ， 衬 底 和 阴 极 组 件 激 活 灵 敏 度 的 差 别 主 要 来 源 于 台 外 工 实 Ｐ
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第 ２ ３卷
第 ｌ期
应 用 光 学
Ｖｏｌ２ ＿ ３． Ｎ章 编 号 ：０ ２ ２ ８ （ ０ ２ ０ — ０ ２ — ０ １０ — ０ ２ ２ ０ ） １ ９６ ３
砷 化 镓 负 电子 亲 合 势 光 电 阴 极 激 活 灵 敏 度 在 线 检 测 与 分 析
情 况 下 主 要 决 定 于 阴 极 发 射 层 厚 度 。 极 光 电 阴
定光通 量（ 雪）下 产 生 的 光 电 流 （ ）与 光 通 量 』
之 比 ， 即
Ｓ — Ｉ７ ０
流在 线 监 测 结 果 表 明 ， 内 阴 极 灵 敏 度 降 低 是 管
由 台 外 工 艺 影 响 造 成 的 ， 此 加 强 台 外 工 艺 研 因 究 是 当前 三 代 管 研 制 的首 要 问题
２ 透 、 射 阴 极 光 电 流 比 值 关 系 反
从 公 式 （ ）中 可 以 看 出 ， 、 射 光 电 流 ４ 透 反 比值 与 阴极 厚 度 （ 、 子 逸 出深 度 （ 丁） 电 ）和 光 吸 收 系 数 （ ）有 关 。 际 上 ， 阴 极 Ｇａ 外 ｎ 实 当 Ａｓ 延 材 料 确 定 后 ， 种 工 艺 条 件 下 激 活 工 艺 相 同
张永林第二版《光电子技术》课后习题答案
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？ 为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.3621.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v vv v vK V lm d I d S RhR R I cddI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v vvv v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升高而减小。