光电检测技术总复习

1、2011-2012光电检测技术总复习,岳成凤,题型,1.单项选择题2x10=20分 2.填空题 2x10=20分 3.简答题 2x5=10分 4.计算题 12+18+20=50分（第3、4、5章各一题，以习题为主,内容,第一章：光电检测应用中的基础知识 第二章：光电检测中的常用光源 第三章：结型光电器件 第四章：光电导器件 第五章：真空光电器件 第六章：真空成像器件 第七章：固体成像器件 第八章：红外辐射与红外探测器 第九章：光导纤维与光纤传感器 第十章：太赫兹的产生与检测,第一章 基础知识,辐射度学和光度学的基本概念 半导体基础知识 基本定律 光电探测器的噪声和特性参数,辐射度学和光度学的基

2、本概念,1、辐射功率（辐射通量,单位：W（瓦特,2、辐射强度,单位,3、辐射亮度,单位,4、辐射出射度,单位：W/m2,5、辐照度,单位：W/m2,一、辐射度学基本物理量,辐射度学和光度学的基本概念,二、光度学基本物理量,1、视见函数,555nm时最大,2、基本物理量,表12，注意单位、相互之间关系,例题,已知有一白炽灯钨丝功率p3w， 该灯的理想化光谱通量e分布如图。 使用微瓦计，其探测面积Al10mm2，距灯的距离 h100mm，测得max1.5m处的光谱辐射通量 e（max）6w 求：1.灯的e，Ie， 2.灯的v，Iv,m,e,辐射度学和光度学的基本概念,三、其他基本概念,1、电源,平

3、方反比律,2、扩展源,朗伯源,3、漫反射面,半导体基础知识,一、基本概念,1、能带结构,2、杂质半导体,3、非平衡载流子,4、扩散和漂移,基本定律,一、黑体辐射定律（概念,1、基尔霍夫定律,2、普朗克辐射公式,3、斯忒藩玻耳兹曼定律,4、维恩位移定律,基本定律,二、光电效应,1、内光电效应,2、外光电效应,光电导效应、光伏效应,阈值波长,光电探测器的噪声和特性参数,一、噪声（概念、特点） （了解,1、热噪声（无规热运动,2、散粒噪声（电荷的量子性,3、产生复合噪声,4、1/f噪声,5、温度噪声 （温度变化,整体情况,光电探测器的噪声和特性参数,一、特性,1、响应率,2、光谱响应率,第二章 常用

4、光源,光源的特性参数 热辐射源 气体放电光源 固体发光光源 激光器,光源的特性参数,辐射效率和发光效率 如前例题中，求 光谱功率分布 空间光强分布 光源的颜色 光源的温度,概念,热辐射源（能举例,太阳 黑体模拟器 白炽灯,了解,气体放电光源（能举例,脉冲灯 原子光谱灯 汞灯,了解,固体发光光源,场致发光光源 了解 其他平板显示器件 液晶的电光效应 结型发光光源 发光二极管，偏压？ 结型发光光源 发光二极管工作原理及量子效率,激光器,激光原理 三种跃迁过程、必要条件 激光器的结构及其作用 激光器的类型 激光的特性 单色、方向、亮度、相干性,第三章 结型光电器件,结型光电器件的工作原理 硅光电池

5、硅光电二极管和硅光电三极管 结型光电器件的放大电路 特殊结型的光电二极管 结型光电器件的应用实例光电耦合器件,结型光电器件的工作原理,热平衡状态下的PN结 外加偏压、反向饱和电流 光照下的PN结 光伏效应 电流方程分析负载电路（如图3-2,硅光电池,不加外电压,硅光电池,特性参数 光照特性开路时、短路时、有限负载时,硅光电二极管和三极管,一般在反向偏压下工作,与光电池的比较,光电池工作区,光电二极管工作区,硅光电二极管和三极管的比较,光照特性 伏安特性 四个方面 温度特性 频率响应特性,特殊结型光电二极管,PIN型光电二极管 结构、原理 光电位置传感器 原理 位置表达式 雪崩光电二极管,第四章

6、 光电导器件,工作原理 主要特性参数 偏置电路和噪声 特点与应用,工作原理,基于内光电效应（光电导效应） 暗电流、亮电流、光电流及三者的关系,主要特性参数,光电灵敏度 量子效率 光电特性和g值,偏置电路,E3,禁区,有一光敏电阻已注明额定功率为Pmax，负载电阻也已确定为RL，为了保证此光敏电阻在不同光照时均能安全的工作，试证明电源电压的选择必须满足,第五章：真空光电器件,光电阴极 光电管与光电倍增管 光电倍增管的主要特性参数 光电倍增管的供电和信号输出电路 微通道板光电倍增管 光电倍增管的应用,光电阴极,工作原理外光电效应 主要参数 灵敏度 量子效率 光谱响应曲线 分类：反射与透射 常用光电

7、阴极材料 负电子亲合势及其特点,光电管与光电倍增管,光电管 玻壳、光电阴极和阳极组成，真空型和充气型 光电倍增管 基于外光电效应和二次电子发射效应 结构上与光电管的区别：电子光学系统和倍增级,光电倍增管,工作原理 典型参数,光电倍增管,入射窗口 端窗、侧窗 电子光学系统 作用：汇聚、同步 电子倍增极 阳极,光电倍增管的主要参数,灵敏度 光谱响应，阴极、阳极灵敏度 放大倍数 暗电流 噪声 伏安特性 线性 饱和,光电倍增管的信号输出,用负载电阻实现电流电压转换 用运算放大器实现电流电压转换,光电倍增管的应用,光谱测量 微弱光探测 射线探测,了解,第六章：真空成像器件,光电成像器件,真空成像器件,固

8、体成像器件,像管,变像管,像增强管,摄像管,光电发射型像管（摄像管,光电导型像管（视像管,无存储 直视,不可见光可见光,弱光强光,有存储 非直视,电荷耦合器件CCD,自扫描光电二极管列阵SSPD,第六章：真空成像器件,像管 常见像管 摄像管 光导靶和存储靶 摄像管的特性参数,像管,包括变像管和像增强管； 结构和工作原理 像管的特性参数 光谱特性、增益特性、等效背景照度、分辨率,了解概念,常见像管,常见变像管 红外、紫外 常见像增强器 级联式、微通道板、X射线,了解概念,摄像管,与变像管的区别（作用） 分类 光电发射型摄像管、光电导型摄像管,两者的不同之处,前者有移像区,后者无,光电阴极,电子光

9、学系统,移像区,两者相同之处,扫描区 电子枪,灯丝,热阴极,控制栅极,各加速电极,聚焦线圈,偏转线圈,校正线圈,光导靶和存储靶,视像管靶 硅靶，工作原理 存储靶 二次电子传导靶,三个过程： （1）无光照扫描 充电(归零) （2）有光照无扫描 光 电 （3）电子束再次扫描, 输出(归零,三个过程： （1）无光照扫描 零电位 （2）有光照无扫描 电位升高 （3）电子束再次扫描 输出,摄像管的特性参数,灵敏度 光电转换特性 分辨率,了解概念,第七章：固体成像器件,电荷耦合器件 电荷耦合器件的分类 CCD摄像机分类 CCD的性能参数 自扫描光电二极管列阵 发展现状和应用,CCD： （Charge Coupled Device）电荷耦合器件,固体成像器件,SSPD：（Self Scanned Photodiod Array)自扫描光电二极管列阵,电荷耦合器件,结构 耦合原理与电极结构 CCD的组成与工作原理 输入、转移、输出,2）电荷的耦合,电荷耦合器件的分类,线阵CCD 单边、双边 面阵CCD 帧转移、行间转移,CCD的性能参数,转移效率和转移损失率 光谱响应率 分辨率 动态范围 暗电流和噪声 散粒噪声、转移噪声