光电技术习题讲解
光电技术 复习题
1．利用晶体自发极化特性的光电探测器是 [热释电探测器 ]2．以下各量中不属于辐射度量的是 [ ]A. 辐出度。
B.发光强度。
C. 辐照度。
D. 辐亮度。
3．利用外光电效应的光子探测器是 [ 光电子发射探测器 ]4．以下各物中不属于光伏探测器的是[ ]光电二极管、发光二极管、pin管、雪崩二极管二、简单回答1．光电池有哪些性能参数？(1)光照特性。
(2)光谱特性。
(3)温度特性。
〔4〕频率特性。
（开路电压、内阻、电容量、寿命）。
2．光电倍增管的放大倍数[电流增益]与哪些因素有关？放大倍数[电流增益] G=f（gδ）n。
与第—倍增极对阴极发射电子的收集率f、倍增极间的传递效率g、倍增极的倍增系数δ以及倍增极个数n有关。
3．光子探测器有哪几种？（1）光电子发射探测器。
(2) 光电导探测器。
(3) 光伏探测器。
(4)光电磁探测器。
4．温差电效应包含哪几种效应？（1）塞贝克效应。
（2）珀耳帖效应。
（3）汤姆逊效应·5光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为哪几种类型？光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为pn 结型、pin结型、金属半导体结型（肖特基势垒型）和异质结型。
三、简单叙述题）2．简述热释电探测器的热释电效应。
（1）某些物质自发极化选择性，表面带电，成为极性晶体。
（2）平时被自由电荷补偿而不显极性。
（3）自发极化与温度有关，当物质吸收光辐射升温时，自发极化加强。
（4）而自由电荷补偿需要较长时间。
如果温度快速变化，则表面有随之变化的电荷。
3．光子探测器和热探测器特性上有何差别。
光子探测器热探测器机理光子效应光热效应光谱响应选择性非选择性响应量电压、电流和温度有关量响应时间 快 慢4．简述光电导探测器的光电导效应。
光子作用于光电导材料，形成本征吸收或杂质吸收，产生附加的光生载流子．从而使半导体的电导率发生变化，这就是光电导效应。
价带种的电子吸收光子进入导带成为导电电子，留下的空穴也导电，这就是本征吸收所产生的本征光电导。
光电复习题
任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都等于1，称为（ A ）.A．黑体B．灰体C．黑洞D．绝对黑体半导体中施主能级的位置位于（ A ）中.A. 禁带B. 价带C. 导带D. 满带热效应较大的光是（ C ）.A. 紫光B. 红光C. 红外D. 紫外为了实现均匀倍增，雪崩光电二极管衬底掺杂材料要求( A ).A.浓度均匀B. 浓度大C. 浓度小D. 浓度适中光纤折射率纤芯n1、包层n2、外套n 3的关系是（ B ）.A. n1> n2> n3B. n1> n3> n2C. n3> n2> n1D. n2> n3> n1硅光电二极管与硅光电池比较，前者（ A ）．A．掺杂浓度低B．电阻率低C．零偏工作D．光敏面积大卤钨灯是一种( B ).A.气体光源B. 热光源C. 冷光源D. 激光光源在光电倍增管中，产生光电效应的是( A ).A．阴极 B. 阳极 C. 倍增极 D. 玻璃窗像管中（ D ）的出现和使用，成为了第一代像管出现的标志性部件。
A. 负电子亲和势阴极；B. 电子光学系统；C．微通道板MCP； D. 光纤面板半导体结中并不存在（ D ）．A. PN结B. PIN结C. 肖特基结D.光电结光通量是辐射通量的（ A ）倍.A. 683B. 1/683C. 863D. 1/863面阵CCD主要是通过（ A ）工作.A. 电荷B. 电压C. 电流D. 电阻光度量是辐射度量的（ C ）倍．A.683B. V（λ）C.683 V（λ） D . 1/683 V（λ）任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都小于1，称为（ B ）.A．黑体B．灰体C．黑洞D．绝对黑体半导体中受主能级的位置位于（ A ）中.A. 禁带B. 价带C. 导带D. 满带属于成像的器件是（ C ）.A. LDB. LEDC. CCDD. PMT充气卤钨灯是一种( B ).A.气体光源B. 热光源C. 冷光源D. 激光光源热效应较小的光是（ D ）.A. 紫光B. 红光C. 红外D. 紫外在光电倍增管中，产生二次电子发射的是( C ).A．阴极 B.阳极 C. 倍增极 D. 玻璃窗光纤纤芯、包层、外套的折射率n1、n2、n0的关系是（ D ）.A. n1> n2> n0B. n2> n0> n1C. n0> n2> n1D. n1> n0> n2光照一定，短路电流与入射光波长的关系，属光电池的( C )特性：A. 频率;B. 伏安;C. 光谱;D. 温度．像管中（ C ）的出现和使用，成为了第二代像管出现的标志性部件。
光电技术试题及答案
光电技术试题及答案一、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下列哪个因素有关？A. 入射光的强度B. 入射光的频率C. 金属的表面温度D. 金属的厚度答案：B2. 下列哪种材料不适合用于制造光电二极管？A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C3. 光纤通信中，光信号的传输介质是？A. 空气B. 真空C. 玻璃D. 塑料答案：C4. 下列哪种光源的发光原理是基于光电效应？A. 荧光灯B. 白炽灯C. 激光器D. LED答案：C5. 在光电传感器中，下列哪个参数通常用来衡量其灵敏度？A. 响应时间B. 分辨率C. 光谱响应D. 光电流答案：D6. 光电倍增管的工作原理是？A. 热电效应B. 光电效应C. 压电效应D. 磁电效应答案：B7. 下列哪种波长的光在光纤中传播损耗最小？A. 400nmB. 800nmC. 1550nmD. 2000nm答案：C8. 光电传感器的输出信号通常是？A. 电压B. 电流C. 频率D. 光强答案：B9. 光电二极管的工作原理是基于？A. 光电效应B. 热电效应C. 压电效应D. 磁电效应答案：A10. 光纤通信中，单模光纤与多模光纤的主要区别在于？A. 光纤的直径B. 光纤的材料C. 光在光纤中的传播模式D. 光纤的长度答案：C二、填空题（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________成正比。
答案：频率2. 光纤通信中，信号的传输介质是________。
答案：玻璃3. 光电传感器的灵敏度通常与________成正比。
答案：光电流4. 光电倍增管的工作原理是基于________。
答案：光电效应5. 在光纤通信中，损耗最小的波长是________。
答案：1550nm6. 光电传感器的输出信号通常是________。
答案：电流7. 光电二极管的工作原理是基于________。
答案：光电效应8. 光纤通信中，单模光纤与多模光纤的主要区别在于光在光纤中的________。
光电检测习题
作业：
1、在室温300K时，已知2CR44 型硅光电池在辐照度 为100mW/cm2 时的开路电压为Uoc =550mV ，短路电 流Isc=28 mA Байду номын сангаас试求：室温情况下，辐照度降低到 200mW/cm2 时的开路电压 Uoc与短路电流 Isc 。
2、已知CDS 光敏电阻的暗电阻RD=5MΩ，在照度为 50lx时亮电阻R=2KΩ，用此光敏电阻控制继电器，如下 图所示，如果继电器的线圈电阻为2KΩ，继电器的吸合 电流为3mA，问需要多少照度时才能使继电器吸合？如 果需要在100lx时继电器才能吸合，则此电路需作如何 改进。
4-3 （第四章习题）
4-4
4-5
5-7
5-8 光电倍增管GDB44F 的阴极光照灵敏度为 0.5μA/lm，阳极灵敏度为50A/lm，要求长期使用 时阳极允许电流限制在2μA 以内。求： （1）阴极面上允许的最大光通量。 （2）当阳极电阻为75KΩ 时，最大的输出电压。 （3）若已知该光电倍增管为12 级的 倍增极，当 要求输出信号的稳定度为1%时，求高压电源电压 的稳定度。
试求：（1）幕的光照度为多少lx？ （2）幕的反射出射度为多少lx？ （3）幕每秒钟接收多少个光子？
光电检测技术习题
2、在室温300K时，已知2CR21 型硅光电池在辐照度 为100mW/cm2 时的开路电压为Uoc =550mV ，短路电 流Isc=6 mA 。试求：室温情况下，辐照度降低到 50mW/cm2 时的开路电压 Uoc与短路电流 Isc 。（第 三章习题）
补充作业题：
1、一台氦氖激光器，发出波长为0.6328μm的激光束， 其功率为3mW，光束平面发散角为0.02mrad，放电 毛细管直径为1mm，求：
《半导体光电学》课后习题
《半导体光电学》课后习题第一章半导体中光子-电子的相互作用思考与习题1、在半导体中有哪几种与光有关的跃迁，利用这些光跃迁可制造出哪些类型的半导体光电子学期间。
2、为什么半导体锗、硅不能用作为半导体激光器的有源介质，面却是常用的光探测器材料？3、用量子力学理论证明直接带隙跃迁与间接带隙跃迁半导体相比其跃迁几率大。
4、什么叫跃迁的K选择定则？它对电子在能带间的跃迁速率产生什么影响？5、影响光跃迁速率的因素有哪些？6、推导伯纳德-杜拉福格条件，并说明其物理意义。
7、比较求电子态密度与光子态密度的方法与步骤的异同点。
8、在半导体中重掺杂对能带结构、电子态密度、带隙、跃迁几率等带来什么影响？9、什么叫俄歇复合？俄歇复合速率与哪些因素有关？为什么在GaInAsP/InP等长波长激光器中，俄歇复合是影响其阀值电流密度、温度稳定性与可靠性的重要原因？10、比较严格k选择定则与其受到松弛情况下增益-电流特性的区别。
11、带尾的存在对半导体有源介质增益特性产生哪些影响？12、证明式（1.7-20）。
13、说明图1.7-5和图1.7-6所依据的假设有何不同？并说明它们各自的局限性。
第二章异质结思考与习题1、什么是半导体异质结？异质结在半导体光电子器件中有哪些作用？2、若异质结由n型（E∅1，χ1，ϕ1）和P型半导体（E∅2，χ2，ϕ2）结构，并有E∅1<E∅2，χ1>χ2，ϕ1<ϕ2，试画出np 能带图。
3、同型异质结的空间电荷区是怎么形成的？它与异质结的空间电荷形成机理有何区别？4、推导出pn 异质结结电容C j 与所加正向偏压的关系，C j 的大小时半导体光电子器件的应用产生什么影响？5、用弗伽定律计算Ga 1−x Al x As 半导体当x=0.4时的晶格常数，并求出GaAs 的晶格失配率。
6、探讨在Si 衬底上生GaAs 异质结的可能性。
7、用Ga 1−x Al x As 半导体作为激射波长为0.78μm 可且光激光器的有源材料，计算其中AlAs 的含量。
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。
二、名词解释1. 光亮度：2. 本征半导体：3. n型半导体：4. 载流子的扩散运动：5. 光生伏特效应：6. 内光电效应：7.光电效应8.量子效率9.分辨率10.二次调制11.二值化处理12.光电检测技术13.响应时间14.热电偶15.亮度中心检测法三、判断正误1. a/d变换量化误差不随输入电压变化而变化，是一种偶然误差。
光电检测技术习题课
9、若PMT的阳极灵敏度Sa = 10A/lm ，阴极灵敏度Sk = 20A/lm ，其倍增极为 11级。若各极由同一材料制成，其电子收集效率为1，问各倍增极的二次电子 发射系数为多少？
10、已知某PMT的光阴极面积为2cm2，阴极灵敏度Sk = 20A/lm ，放大倍数M= 105，阳极额定电流为Ia 200A，试求允许的最大光照度Em = ？
7、某光电探测器件的光敏面直径为0.5cm，比探测率D* = 1011cmHz1/2/W，将它 用于f = 5KHz的光电仪器系统中，问它能探测的最小辐射功率为多少？
8、某光电倍增管PMT的阳极灵敏度Sa = 100A/lm，其阳极输出电流要求限制在 100A内。问其阴极面上最大允许的光通 量为多少？
4、硅的禁带宽度Eg = 1.1ev，当掺入少量杂质磷（ D=0.045ev ）后，产生一 杂质能级。分别求出该杂质半导体的本征吸收与杂质吸收的长波限。
5、若光电探测器件在10-6W/m2的辐射照度下，其输出端的信噪比S/N=10，若其 光敏面积为2mm2，试求其噪声等效功率NEP。
6、有一硅光电二极管，其光敏面积为2mm2，在室温下测得输出光电流为15A (一般硅光电二极管的灵敏度SI=0.5 A/ W)，其散粒噪声与热噪声的总噪声 电流为3nA。若测量系统的带宽f = 1Hz时，试求探测率D与比探测率D* ?
1、N型硅的杂质电离能D=0.045ev（掺磷），求： （1）它吸收的长波限？ （最大响应波长） （2）若半导体的长波限为14m，求杂质的电离能？
2、0.5 lm的光均匀照射到面积为4cm2的光敏面上，问光敏面的照度为多少？
3、一只波长为632.8nm的He-Ne激光器（该波长视见函数为V()=0.265）所发射 通量为e()=5mW，若投射到屏幕上的光斑直径为0.1m，求光照度是多少？
光电探测技术与应用 课后习题与答案
/,(1t )e n N e ητλ∇=--代入（1-83），并对其求导即可得半导体材料在弱辐射下的光电导灵敏度为/2,(1t )g e dgq S d hcl e λτμλ-==-∅，由此可知时间t 响应越长，灵敏度越高。
解：在微弱信号的辐射下， 将式（1-80）2 对于同一种型号的光敏电阻来讲，在不同光照度和不同环境温度下，其光电导灵敏度与时间常数是否相同？为什么？如果照度相同而温度不同时情况又会如何？1 试说明为什么本征光电导器件在越微弱的辐射作用下，时间响应越长，灵敏度越高。
间常数不相同。
在照度相同而温度不同时，其光电导灵敏度不相同和时间常数也不相同。
其材料性质已经一样，只是决定了的值一定，光照度和环境温度不同，则产生的光生电子浓度和热生电子浓度各异，决定了值不同，照度相同决定光生电子浓度相同，温度不同决定热生电子浓度不同，同样也决定了值不同。
由（1-85）和（1-88）推出光电灵敏度不相解：同一型号的光敏电阻，在不同光照度下和不同的环境温度下，其光电导灵敏度和时同，由（2-5）和（2-11）推出其时间常数不相同。
3 设某只CdS 光敏电阻的最大功耗为30mW ，光电导灵敏度S g =0.5⨯10-6S /lx ，暗电导g 0=0。
试求当CdS 光敏电阻上的偏置电压为20V 时的极限照度。
最大照度2(2P ()g gI PE US U S ==2=22500 lx最小照度2P gI PE US U S ===150 lxI p g US E r 得解：由式（2-1）应如何调整电阻器R ？4 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的CdS 光敏电阻用作光电传感器，若已知继电器绕组的电阻为5K Ω，继电器的吸合电流为2mA ，电阻R =1K Ω。
求为使继电器吸合所需要的照度。
要使继电器在3lx 时吸合，问第三章 光电导器件光电探测技术与应用 主编：郝晓剑 李仰军 国防工业出版社*1000=208 V 由2()PgIE US == 369.8 lxU C r I p g US E 得，在光照度在3lx 时，入射辐射很弱，r=1，由Pg S E==220—0.002*（5+R ）*1000，推出R=820Ω，故应将R 值调到820Ω。
光电效应知识总结与复习练习题
光电效应知识总结与复习练习题量⼦论初步⼀、光电效应现象⑴定义：物质在光照条件下释放出电⼦的现象，叫做光电效应。
⑵光电⼦和光电流：光电效应中释放出来的电⼦叫光电⼦，产⽣的电流叫光电流、⑶规律：①任何⼀种⾦属都有⼀个极限频率，⼊射光的频率必须⼤于这个极限频率，才能发⽣光电效应，低于这个频率不能发⽣光电效应。
②光电⼦的最⼤初动能与光的强度⽆关，只随着⼊射光频率的增⼤⽽增⼤。
③⼊射光照在⾦属上时，光电⼦的发射，⼏乎是瞬时的。
④当⼊射光的频率⼤于极限频率时，光电流的强度与⼊射光电流的强度成正⽐。
⑷光电管：利⽤光电效应把光信号转化为电信号，动作⾮常迅速灵敏。
1下列对光电效应的解释中正确的是（）A⾦属内每个电⼦要吸收⼀个或⼀个以上的光⼦，当它积累的能量⾜够⼤时，就能溢出⾦属。
B如果⼊射光⼦的能量⼩于⾦属表⾯的电⼦克服原⼦核的引⼒⽽逸出时所需做得最⼩功，便不能发⽣光电效应。
C发⽣光电效应时，⼊射光越强，光⼦的能量就越⼤，光电⼦的最⼤初动能就越⼤。
D由于不同⾦属的逸出功不相同的，因此使不同⾦属产⽣光电效应的⼊射光的最低频率也不同。
2 光电效应实验的装置如图所⽰，已知紫光频率⼤于锌板的极限频率，则下列说法中正确的有（）A⽤紫光照射锌板，验电器指针会发⽣偏转 B ⽤红⾊光照射锌板，验电器指针会发⽣偏转C锌板带的是负电荷 D使验电器发⽣偏转的是正电荷3在光电管的实验中，发现⽤⼀定频率的A单⾊光照射光电管时，电流表会发⽣偏转，⽽⽤另⼀频率的B单⾊光照射时不发⽣光电效应，那么（）A A光的频率⼤于B光的频率 B光的频率⼤于A光的频率C ⽤A光照射光电管时流过电流表G的电流⽅向是a流向bD ⽤A光照射光电管时流过电流表的电流⽅向是b流向a ⼆光⼦⑴定义：光在空间传播过程中不是连续的，⽽是⼀份⼀份的，每⼀份叫做⼀个光⼦。
⑵光⼦的能量：每个光⼦的能量E=hv。
其中h为普朗克常量，v为光⼦的频率。
三爱因斯坦的光⼦说对光电效应的解释⑴存在极限频率：Vo=W⁄h。
光电探测技术与应用第4章课后习题与答案
解： （1）由题意，在温度为 300K 条件下，当辐照度 E e 为 100mW / cm 2 时， 开路电压 U oc 550mW ，短路电流 I sc 6mA ，则由
U oc
I q kT (1 e d ) e, 得，在室温情况下，辐照度为 ln( 1) 及 I sc I h q ID
图所示
被测光斑在光敏面上的位置由下式计算，即
xA
所输出的总光电流为
I 2 I1 L I 2 I1
I P I1 I 2
5
12 为什么越远离 PSD 几何中心位置的光点，其位置检测的误差越大？
答： 理想的 PSD 器件要求 P 型层不仅是光敏层， 而且是一个均匀的电阻层。 电阻的均匀程度直接影响到光斑左右两侧的光电流差值的准确性。很显然，由于 受制造工艺的影响，不可能做到电阻分布严格均匀，事实上距离中心较近的位置 电阻均匀性较好，而偏离中心的位置电阻均匀性差。因此，检测的误差随位置偏 离而增大。
6
I q kT ln( 1) ，将 I (1 e d ) e , 代入 h q ID
dU oc 的表达式并求关于 的一阶导数，令 d
于输出电压 U o I L RL [ I P I D (e
qU kT
0 ，求得最大开路电压。由
max
qU kT
I
无辐射时的电流为
q (1 e d ) e, h
qU kT
I I D (e
1)
I D 为暗电流，U 为加在光电二极管两端的电压，T 为器件的温度，k 为玻尔兹曼常熟，q
2 比较 2CU 型硅光电二极管和 2DU 型硅光电二极管的结构特点，说明引入环 极的意义。