光电检测技术作业答案

1、光电检测技术作业 21.设某只CdS光敏电阻的最大功耗为30mW光电导灵敏度Sg=XI0-6 S/ lx，暗电导 go =0。试求当CdS光敏电阻上的偏置电压为 20V时的极限照度。P J=22500 lxu-s '翳由式（bl） J=US店得最大照度E =（帯“最小照度£二几P=150 lxUS UP2. 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5 K,继电器的吸合电流为 2mA，电阻R1K。求为使继电器吸合所需要的照度。要使继电器在 3IX时吸合，问应如何 调整电阻器R在照明拦判电路+入射辐射很强 尸0, 光叙电

2、阻甘S -220-0.0D2* （1+5；* 1000=208 V主匚=匸巧£得，仁二（丄J）?二3砂主】K器US,在光照辰在31X时，人駆轻射说弱，L1,由r =0.00严*1000,推出7皆呂丄0 0,敢宣蹲K值调到K史G.3. 在如图所示的电路中，已知Rb 820, R ,Uw 4V ,光敏电阻为Rp ,当光照度为 40lx时输出电压为6V, 80IX时为9V。设该光敏电阻在30100lx之间的值不变。 试求：(1) 输出电压为8V时的照度。(2) 若Re增加到6k,输出电压仍然为8V，求此时的照度。(3) 若光敏面上的照度为70IX，求Re与Re 6k时输出的电压。(4) 求

3、该电路在输出电压为 8V时的电压灵敏度。答：根据图示为悄流偏H电路，流过稳压管的电渍氐-4-0,71,亠沁=县"恥皿氐满足稳压管的工柞条件 H2lj当叽二的时，二U. - U氐=4- G7 査弋 险 33 * 10'IJ - u由Rp=td上！得输山电压为b伏时电阻R|=(SKA, 输?出电压为9伏时电阻R广3KC”故厂愛二星电司：IgEj- IgEi欖岀电压为卯时，兀敏电阻的阻tt为R 5-代入二里邑二业 kIgE,- gE,解得EGOIa与(1)类似.得到E=341x ( 个E対应个 当R,=3JKV吋，1广IniAjT 艮厂6K护解得Rp =3.4KW 4=5.- I气

4、 n.的；当 R” =6KAlht =O.55iiiA, U。=口 - 1%司0. 13V电路的电压灵敏輕唱匚誌"KV小)4. 影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107 Hz&：彩响丸生伏特器件颓率响皿的主要因素勻三点Z（1）在似结区内产生的光生嫩流了渡越谿区的时何山即漂移时恫，（2）在門结区外产生的光生载流子护歆到PN给区内所需的时间即扩散时问：（3）djPNiili容、曾芯电阻及负我Iti阻R|构成的RC述迟时间.对于門结泌硅jtjk一极悌 北生K流了的护散时iHkp挺PR制匙光电一极曾颇率响应的i要因武.由于光生

5、戦沆于的扩散运劝很慢，闪此扩敢时何Fp很出 约为icons,则其昴高工作烦萃十上上£ 10"Hz5为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再随入射照度的 增大而增 大硅光电池的最大开路电压为多少为什么硅光电池的有载输出电压 总小于相同照度下的开路电压客 卒 当光照强度增人到某个特定值时，硅光电池的All结产生的光生戦谎了 数达到了最大ffl，即出现饱和，再増大光照强度，其开路电压不再随之増大硅光电池的开路电压我达式为=耳 n(±+» q h将卡=吕（】严）（!>,/<A Zip的衷达式并求关F 的一阶导数.=0,求得最人开路电压a

6、由于输出电压f/d胡你-打（訂-i）iR"即包含r扩散电流/"和瞎电流；0的影响，使徘硅光电池的冇载输出电斥总小P开路电爪几O6硅光电池的内阻与哪些因素有关在什么条件下硅光电池的输出功率 最大答：（1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。（2）显然，存在着最佳负载电阻 Ro pt，在最佳负载电阻情况下负载可以获 得最大的输出功率Pmax7光生伏特器件有几种偏置电路各有什么特点答；光牛伏特器件仃以下儿种偏百电路： H偏置电路口特点是光生伏特S件在H偏置电路中具仃输出功仪 R当负载电阻为眾 tt负载电阻时n仃蛊大输出功率爲1：觥点在干输出电流或輸出电压与入射辐射间的线性关系 很

7、差，在实际测耒电路中?艮少应用.（2）&向偏置电胳U光坐伏特器件在反向置狀态.PN结势皇区加宽，有利r光生我流了 的漂移运动.使光生伏特器件的线性范围和光电变换的动态范M加宽.被广a应用于大范 的线性光电检测与朮电变换中.<3）雾伏iss电路.光生伏轉器件在尋狀偏直卜，输出的短路电流r忙与入射郴射S成线 性变化关系。因此零伏偏H电路足理想的电流放大电路，适合于对微弱辐射信号的检测8.选择最适当的答案填入括号中（只有一个答案正确）（1） 用光电法测量某高速转轴（15000r / min ）的转速时，最好选用（D）为 光电接收器件。A PMT B CdS光敏电阻 C 2CR42硅光电

8、池 D 3DU型光电三极管（2） 若要检测脉宽为107 s的光脉冲，应选用（A）为光电变换器件。A PIN型光电二极管B 3DU型光电三极管C PN结型光电二极管D2CR11硅光电池（3）硅光电池在（D）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。反向偏置A恒流B自偏置 C零伏偏置D（4）硅光电池在（B）情况下有最大的功率输出。D反向偏置A开路B自偏置 C零伏偏置载波频率为10kHz,振幅9.假设调制波是频率为 500Hz,振幅为5V,初相位为0的正弦波, 为50V，求调幅波的表达式、带宽及调制度。7.9解；0IF）=此十化曲1曲调制£为0*）=軌十必1/ -炉

9、fV（门1初始血一500丹二”於-5V 掘fe閱涮和卍口）1 = 1 +财叫0|必.表迖式必f） = % +11 +耐射I九sin 3二必亠5疋11 +sin 5（0调制度用L - 5°5 =o*g250帶宽 E =%£ =(107.5跑L 几=(10 + 0.5)/-则瓦= 1KT么10.利用2CU22光电二极管和 3DG40三极管 构成如下图所示的探测电路。已知光电二极管的1电流灵敏度Si =A / W ,其暗电流I D =A ,三极管3DG40的电流放大倍数 =50，最高 入射辐射功率为 400 W时的拐点电压 UZ =。求入射辐射功率最大时，电阻Re的值与50，最高

10、入 。求入射辐射功率最大时，电阻R,的值与 时的输出电压变换量为多少输出信号Uo的幅值。入射辐 射变化50W时的输出电压变换量为多少 利用2CU22光电 二极管和3DG40三极管构成如图3-46所示的探测电路。已知光电二极管的电流 灵敏度S A/W，其暗电流Id a，三极管3DG40的电流放大倍数 射辐射功率为400 W时的拐点电压 Uz4()01W时，拐点电压为LOV,则曲 b =打-打=160-0.2 = 159.SuA输出信号Uo的幅值。入射辐射变化50W解：山题意，当最高入射辐射功率为 f計=中川 得 /P = 4CXJX 0.4 = 16(Jit4； 由打=(1 + /?)/ = 5

11、1xl59,8M = 8J5ffL4 Xt/.=E/,-t/,-：/=12-l-0,7 = 10.3V则 &=¥=黑=1.2的2 = 1260£2山丿二yxEj Ma/=0.4x5020«/4从而 = (1 + 讪=51x20 = 1 山所以有输出电压的变化凰为 口 = 乂共& = L02xl26()=L2S5V11.真空光电倍增管的倍增极有哪几种结构各有什么特点笞;光电倍塔管的倍増极根据电子轨迹的形式可以分为聚焦型利非聚善型两种。它们的主要 区别是2聚:a型的&子从灯一倍増极飞向后一级时*可能发生电子束的交血 非聚宦型旳成 的电场只能使电

12、子加連，而电子的轨过的是平行的.R焦型昊可分为直瓦片型和圆瓦片型两 非漿焦型分为百叶面式和sW式两种3 与哪些因素有关最主要12何谓光电倍增管的增益特性光电倍增管各倍增极的发射系数 的因素是什么K；电涂故大倍数农征朮电佶增甘的主制卄也它不但料的一次烷射系数6右也 血r ©沈电涪増管的级致N仃黄、光电倍壇件购备倍墟极的反肘系数0厂次电了胸加逮 r 型屮伽心十JLl'l伏范ffl汕 占三C弋几 其中C是常數 <? U"於1素址次电子曲加速电压.I活倍增管产生暗电流勺原因有哪些如何降低暗电流答:产生暗中丁克的原凶上雯有；欧姆M电热发射浅余弋祐放巾” ®场敦

13、发射誠華i 壳放电利玻® 萊光降低暗电説的打払4喪有：fflrt逾补偿选换和钝相放人冷却光电f沓增管®鹅，皿 电磁加蔽采用磁场把未被照些的光电阴极辿细晤电流的电了散时也14.怎样理解光电倍增管的阴极灵敏度和阳极灵敏度二者的区别是什么二者有什么关答比电倍噌耸削根电就与入射光诰轴射通星之比称为切j极则玻度，肥极电射迪鼠之比称为阳扱灵嫌®、阴极显嫩度忑征光电倍增符阴极村料的 次发射能上.ifUTt 电倍增忖的G扱灵放度则反应借增极材料的-次电f发射能力.15.光电倍增管GDB44F的阴极光照灵敏度为吩/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

14、2 pA以内。求：（1 ）阴极面上允许的最大光通量。（2）当阳极电阻为75K时，最大的输出电压。若已知该光电倍增管为12级的CS3Sb倍增极，其倍增系数（Udd）,实计算它的供电电压。 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。so50,5x10 "Ug -打“丫朋汚2"旷址7*山-0口'=3+ 1.习= 12 们.W竺比二 0.0S3%516.为什么说发光二极管的发光区在 PN结的P区这与电子、空穴的迁移率有关吗需：对寸PN结注入发允的发丸嚴半PN结处于平衡忖百时，存在定的势唯区" 加正向（HfK时，PN结区峥降低.从扩®区泮入的

15、丈星#¥衡衣沆了不断地复合发A. i要发竺百P E=这址因为发況一极菅fii正向电用的作用卜.电了与空穴做和剤运动.电了N区向卩区运动.而空穴向N区运动但It于也了的迁移率戸,比你的迁移率斟P高 20借圧心电r恨快从N性迁移创PbL.崗冊a介发光主繫戏生在P兰.17为什么发光二极管必须在正向电压下才能发光反向偏置的发光二极管能发光吗答由十I川门的发光机琏足菲平葡雀流了削电耳空冗的扩散运幼导致SO发匕冈此更 求仃靠耶衡我施的相对运厦电F由K皱向P区运功*血牢穴由P兰问N区运动，& 不加偏血哎加反向«用的悟况下.PN鉀i内部的浜移运动山鼻要优如而这艸少了运动的结 果是电

16、子与牢穴帆復合几那小，而H.表现在数昂.也是很微弱的-4、圮以使LED发光。R 此.要使LED发光.必须加匸向倫压.LD必须有谐振腔18. 产生激光的三个必要条件是什么粒子数反转分布的条件是什么为什么答.产生激光的丄个必鉴条件址： 0必须将处于低能邊的电T澈发或泵港到I较局能态上去. 为此需要泉浦源：(2)湮肓大啟的粒了嗷反转，使受激辎射足以H服硕耘门)B 卜谐振 腔为出射朮握m je反®贋裔的增益，川匕维持®澈輻射的wa抿荡、帑 要便徼光工作物頂飯受激辐射占主导他位.就必细从外部给丁.作物质提俱陡感 如光激 刚或正向PN结注入等.便处于激K念的我就讦&远丈于址于荃

17、缶的朝漩r数+也就圧出 程了啲"常分例转过诙-称为鈍f数反转，这也是产生激光的;-个条件屮S育余浦 源.住敝光1作仙五K生刘r数反转二从昔噌益有所捉高但辻不“匸以«.也产生激光，以 便览则光束K右激光帕特点.坯必顶便e产生"掘荡"W形应谐掘.诜孤腔啊作咁止(I：于此* 斗fl内的増益讥超讨恫W时，使M任光波产牛谐振.19. 半导体激光器有什么特点 LD与LED发光机理的根本区别是什么为什么LD光的相 干性要好于LED光粹：丰导体瀝朮器体积小*市憬帑.迪率乩 乔命K.*井训采用简単的注入电流的方氏畑 浦=典工电用和电流耳架成电路兼容因而叩:Uj之单“久成.畀且坯m川罔:达心业 的 堀率TltE进厅电流调制以茯得高速调®的滋兀输出，0+这些优也