光电复习题说课材料

1、光电复习题精品文档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ni、包层n2、外套n 3的关系是（B ）.n i n 2 n 3C. n 3 n 2 n in i n 3 n 2D. n 2 n 3 n 1硅光电二极管与硅光电池比较，前者（ AA.掺杂浓度低B.电阻率低C.零偏工作D.光敏面积大卤鸨

2、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.玻璃窗收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档像管中（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.683

3、B. V （玲 C.683 V （力D . 1/683 V （办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. LD B. LED C. CCD D. PMT充气卤鸨灯是一种（B ）.A.气体光源B.热光源C.冷光源 D.激光光源收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档热效应较小的光是（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

4、率 ni、n2、n0的关系是（D ）.A. n i n 2 n 0B. n 2 n 0 n 1C. n 0 n 2 n 1D. n i no n 2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。A.负电子亲和势阴极；B.电子光学系统；C.微通道板MCP;D.光纤面板充气白炽灯主要充入（A ）.A.氧气 B.氤气C.三气 D.氨气.线阵CCD主要是通过（A ）工作.A.电荷B.电压C.电流D.电阻有两块材料制成的热敏电阻，A为半导体材料，B为白金，当温度升高，则两种材料的电阻将

5、（C）A、Ra变小；Rb变小 B、Ra变大；Rb变大C、Ra变小；Rb变大D、Ra变大；Rb变小光电倍增管中，产生光电效应的是（ A ）A、阴极B、阳极C、二次倍增极D、玻璃窗收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档关于人眼的光谱光视效率，以下说法正确的是：(D )(A)对各种波长的入射光，只要它们的光谱辐射通量相等，则人眼感到的主观亮度相等；(B)光源的亮度对人眼的光谱光视效率没有影响；(C)对波长为840 nm的入射光，人眼亮视觉的光谱光视效率小于人眼暗视觉 的光谱光视效率；(D)对波长为589 nm的入射光，人眼亮视觉的光谱光视效率大于人眼暗视觉 的光谱光视效率。在光电技术中，对光源

6、的主要要求有：(D )(A)发光强度要大，发光效率要高；(B)光辐射通量要大，光源稳定性要好；(C)光源方向性好，便于调制；(D)光源的光谱功率分布应与光电探测器件光谱响应相匹配。关于光电倍增管，下列说法正确的是：(B)(A)光电倍增管主要由光电阴极、电子光学系统、电子倍增极、阳极、电源等组成；B)电子光学系统的作用是使光电阴极发射的光电子尽可能多的汇集到第一倍增极，并使光电子的渡越时间尽可能相等；(C)光电倍增管的增益由外加的总电压决定，与阳极电压无关；(D)阴极灵敏度由阴极材料决定，与窗口材料无关。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档光电探测器的主要噪声有：(C )(A)热噪声，白

7、噪声，产生一复合噪声；(B)热噪声，白噪声，产生一复合噪声； 1/f噪声；(C)热噪声，散粒噪声，产生一复合噪声，1/f噪声，温度噪声；(D)热噪声，散粒噪声，1/f噪声，温度噪声。对半导体光电导器件，以下说法中正确的是：(C )(A)光电导器件只能测量交变光照，不需要加偏压即可工作；(B)光电导器件只能测量稳定的光照，必须加偏压才能工作；(C)光电导器件可以测量交变光照，必须加偏压才能工作；(D)光电导器件只能测量稳定的光照，不需要加偏压即可工作；热敏电阻与入射光的关系有：(D)(A)其响应取决于入射光辐射通量，与光照度无关；(B)其响应取决于光照度，与入射光辐射通量无关；(C)其响应取决于

8、光照度，与入射光波长无关；(D)其响应取决于入射光辐射通量，与入射光波长无关。光敏电阻与入射光的关系有：(A )(A)其响应取决于入射光辐射通量，与光照度无关；(B)其响应取决于光照度，与入射光辐射通量无关(C)其响应取决于光照度，与入射光波长无关收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(D)其响应取决于入射光辐射通量，与入射光波长无关。常用的快速光电探测器件有：(B)(A)光敏电阻，光电池，光电二极管等；(B) PIN光电二极管，雪崩光电二极管，光电倍增管等；(C)热敏电阻，热释电器件，光电倍增管等；(D) CCD,热释电器件，光电倍增管等关于半导体光伏器件，以下说法正确的是：(D)(A

9、)光电二极管通常工作在其伏安特性曲线的第一象限；(B)光电二极管通常工作在其伏安特性曲线的第四象限(C)光电池通常工作在其伏安特性曲线的第一象限；(D)光电池通常工作在其伏安特性曲线的第四象限；减小光电二极管时间常数的基本方法是：(D )(A)减小光电二极管的接受光的区域的面积；(B)减小光电二极管的P-N结的厚度；(C)减小后级电路的负载电阻的阻值；(D)给光电二极管加较大的反向偏置电压。在光电技术中使用的探测器经常需要在低温下工作，这是为了：(C )(A)减小电路中温度噪声的影响；(B)减小电路中f/1噪声的影响；(C)减小电阻热噪声的影响；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(D

10、)减小电路中产生-复合噪声的影响。提高一个光电探测器的探测率最有效的方法是：(A)(A)降低光电探测器的温度，减小电路系统的通频带宽度；(B)降低光电探测器的温度，减小电路系统的等效电阻；(C)提高光电探测器的温度，增大电路系统的通频带宽度；(D)提高光电探测器的温度，增大电路系统的等效电阻；使用经过致冷的光电探测器，可以使：(C )(A)光电探测器中的电子的速度减小；(B)光电探测器中的电阻的阻值减小；(C)光电探测器中的电阻的热噪声减小；(D)光电探测器的通频带的宽度减小。在以下各种说法中，正确的是：(D )CCD是通过势阱存储电荷的，但不能通过势阱变化把电荷转移出去；CCD是通过P-N结

11、存储电荷的，可以通过势阱变化把电荷转移出去；(C)光电二极管可以通过P-N结存储电荷，可以通过势阱变化把电荷转移出 去；(D)光电二极管可以通过 P-N结存储电荷，可以通过曝光的办法把电荷泄放 掉。在以下各种说法中，正确的是：(D )收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(A)光电位置传感器是通过光伏效应来测量的，不能同时测量光点的位置 和强度；(B)光电位置传感器是通过光电导效应来测量的，不能同时测量光点的大 小和强度；(C)光电位置传感器是通过光伏效应来测量的，可以同时测量光点的大小 和强度；(D)光电位置传感器是通过光电导效应来测量的，可以同时测量光点的位 置和强度；使用热电偶测量

12、光照的优点是：(A)(A)输出电压与光的波长无关；(B)输出电流与波的强度无关；(C)输出功率与波的强度成正比；(D)测量噪声与背景光强无关。在内光电效应材料中：(D)(A)入射光波长越长，光吸收系数越大，量子效率越高；(B)入射光波长越长，光吸收系数越小，量子效率越低；(C)入射光波长越短，光吸收系数越大，量子效率越高；(D)随着入射光波长由长变短，光吸收系数越来越大，但量子效率则由低到 高后，又随波长变短而越来越低；卜列各物体哪个是绝对黑体:(A)不辐射任何光线的物体收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(B)不能反射任何光线的物体(C)不能反射可见光的物体(D)不辐射可见光的物体为

13、什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光？而光电二极管要零偏或反偏 才能有光生伏特效应？答：1. p-n结在外加正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄， 载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入，从而在p-n结附近产生导带电子 和价带空穴的复合。一个电子和一个空穴的一次复合将释放出与材料性质有关 的一定复合能量，这些能量会以热能、光能或部分热能和部分光能的形式辐射 出来，产生电致发光现象，这就是 LED的发光机理。因为p-n结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在 增加，所以有光照时，光电效应不明显。p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产生，这是因为

14、 p-n结在反偏电压下产生的电流要饱和，所以光 照增加时，得到的光生电流就会明显增加。发光二极管的优点属于低电压、小电流器件，在室温下即可得到足够的亮度，一般为3000cd/m2 以上发光响应速度极快，时间常数约为l0-610-9s收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(3)性能稳定，寿命长(4)驱动简单，易于和集成电路匹配(5)单色性好，发光脉冲的半宽度为几十纳米(6)重量轻，体积小，耐冲击光电探测器的合理选择根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号，即探测器的动态 范围。(2)探测器的光谱响应范围是否同待测光信号的相对光谱功率分布一致。即探 测器和光源的光谱匹配。(3)对某

15、种探测器，它能探测的极限功率或最小分辨率是多少一需要知道探测 器的等效噪声功率；需要知道所产生电信号的信噪比。(4)当测量调制或脉冲光信号时，要考虑探测器的响应时间或频率响应范围。(5)当测量的光信号幅值变化时，探测器输出的信号的线性程度。除了上述几个问题外，还要考虑探测器的稳定性，测量精度，测量方式等因 素。气体放电原理:制作时在灯中充入发光用的气体，如氮、式、氤、氨，或金属蒸汽(汞、钠、铠、铺)，这些元素的原子在电场作用下电离出电子和离子。当离子向阴极、 电子向阳极运动时，从电场中得到加速，当它们与气体原子或分子高速碰撞时 会激励出新的电子和离子。在碰撞过程中有些电子会跃迁到高能级，引起原

16、子收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档的激发。受激电子回到低能级时会发射出相应的辐射，如此不断进行，实现气体持续放电、发光。简述光电池、光电二极管的工作原理及区别？答：光电池和光电二极管都是基于光伏特效应的原理进行工作 ，只不过光电池 可以工作在零偏状态下，是光伏工作模式，器件内阻远低于负载电阻，相当于一个 恒压源;而光电二极管必须在反偏电压下才能工作，是光电导工作模式，器件内阻 远大于负载电阻，此时器件相当于一个恒流源.光生伏特效应上图为PN结光伏器件的结构图，通常在基片（假定为N型）的表面形成一层薄 薄的P型层，P型层上做一小的电极，N型底面为另一电极。光投向P区时，在近表面层内激

17、发出电子-空穴对.其中电子将扩散到PN结区 并被结电场拉到N区；同时空穴也将依赖扩散及结电场的作用进入 P区。为了使P型层内产生的电子能全部被拉到 N区，P层的厚度应小于电子的扩散长度。这样一来，光子也可能穿透 P区到达N区，在那里激发出电子-空穴对;这收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档些先生载流子被结电场分离后，空穴流入 P区，电子流入N区，在结区两边产生势垒。这就是光生伏特效应。硅光电二极管的结构和工作原理与硅光电池相似，不同的地方是：就制作衬底材料的掺杂浓度而言，光电池较高，约为10161019原子数/厘米3,而硅光电二极管掺杂浓度约为10121013原子数/厘米3;光电池的电

18、阻率低，约为 0.10.01欧姆/厘米，而硅光电二极管则为 1000欧姆/厘米，光电池在零偏置下工作，而硅光电二极管在反向偏置下工作；一般说来光电池的光敏面面积都比硅光电二极管的光敏面大得多，因此硅光电二极管的光电流小得多，通常在微安级。PIN光电二极管因有较厚的I层，因此具有以下四点优点：.使PN结的结间距离拉大，结电容变小。目前PIN光电二极管的结电容一般为零点几到几个微微法，响应时间tr=13ns,最高达 0.1ns。.由于内建电场基本上全集中于I层中，使耗尽层厚度增加，增大了对光的吸 收和光电变换区域，量子效率提高了。c)增加了对长波的吸收，提高了长波灵敏度，其响应波长范围可以从0.4

19、1.1 印。d)可承受较高的反向偏压，使线性输出范围变宽。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档光敏电阻的特点(1)产生光电变换的部位不同。光敏电阻不管那一部份受光，受光部份的电导率 就增大；(2)光敏电阻没有极性，工作时可任意外加电压。(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；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。光敏电阻在使用时的注意事项：1)当用于模拟量测量时，因光照指数丫与光照强弱有关，只有在弱光照下光电流与入射光通量成线性关系；2)用于光度量测试仪器时，必须

20、对光谱特性曲线进行修正，保证其与人眼的光谱光视效率曲线符合；3)光敏电阻的光谱特性与温度有关，温度低时，灵敏范围和峰值波长都向长波方向移动，可采取冷却灵敏面的办法来提高光敏电阻在长波区的灵敏度。4)光敏电阻的温度特性很复杂，电阻温度系数有正有负。5)光敏电阻频带宽度都比较窄，在室温下只有少数品种能超过1000Hz。6)设计负载电阻时，应考虑到光敏电阻的额定功耗，负载电阻值不能很小。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档7）进行动态设计时，应意识到光敏电阻的前历效应.光电倍增管的工作原理如下图所示：光子透过入射窗口入射在光电阴极 K上；光电阴极受光照激发，表面发射光电子；光电子被电子光学系

21、统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子。入射电子经 N级倍增极倍增后，光电子 数就放大N次。经过倍增后的二次电子由阳极 P收集起来，形成阳极光电流Ip,在负载RL 上产生信号电压V0。光电三极管工作原理分析收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档当光照在集电结的基极区时产生电子 一空穴对，由于集电结反向偏置, 而使内电场增加。这样当电子扩散到结区时，很容易漂移到集电极中去。在 基极留下的空穴，促使基极对发射极的电位升高，更有利于发射极中的电子 大量经过基极而流向集电极，从而形成光电流。这一原理与晶体三极管的工 作方式一致。随着光照增加，光电流也随之

22、增加。这里集电极实际上起到了 两个作用，可用图加以说明。pi光电三极管工作原理分析摄像管的作用及分类摄像管是把按空间光强分布的光学图像记录并转换成视频信号的成像装置。按光电变换形式摄像管基本上分为两类：一类是利用外光电效应进行光电转换 的摄像管，称光电发射型摄像管，也简称摄像管，如下图所示。这一类摄像管 有：二次电子导电摄像管和硅靶摄像管等。光电发射型摄像管属于微光摄像， 其增益和灵敏度很高，可工作在亮度较低的场合。另一类是利用内光电效应进行光电转换的摄像管，统称为光电导型摄像管，也 称为视像管，如下图所示。视像管按光导靶的结构又可分为光电导（注入）型和PN结（阻挡）型两种。光电导型采用光电导

23、材料，如硫化睇（ Sb2s3） 管；PN结型管采用结型材料，有氧化铅（PbO）管、硅靶管和异质结靶管等收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档与真空摄像器件相比固体成像器件有以下优点：体积小，重量轻，功耗低；耐冲击，可靠性高，寿命长；无象元烧伤、扭曲，不受电磁场干扰；SSPD的光谱响应范围从0.251.1印；对近红外线也敏感；CCD也可做成红外敏感型；(4)象元尺寸精度优于1pm,分辨率高；(5)可进行非接触位移测量；(6)基本上不保留残象(真空摄像管有 15%20%的残象)。视频信号与微机接口容易。固定阈值法二值化处理电路9-3固定阈值法二值化处理电路收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

24、精品文档图9-3为典型的固定阈值法二值化处理电路。图中电压比较器的 力”输入端接 能够调整的固定电位Utho由电压比较器的特性可知，当输入光电信号的幅值 高于固定电位Uth时，比较器的输出为高电平，即为1;当光电信号的幅值低 于阈值电位Uth时，不管其值如何接近于Uth,其输出都为低电平，即为0。 受光源的不稳定影响较大，需要对光源进行稳定处理，或应用在控制精度要求 较低的场合。初始化将程序所用的内存地址空间及数据格式等内容确定，软件中用计算机允许的用户地址编写同步控制器的有关指令。如用 2F1H地址设置A/D数据采集 系统处于初始状态，2F3H写系统所要采集的数据量，2F5H判断N个数据的转

25、 换工作是否已经完成？完成，程序将向下执行，用 2F4H读取N个8位数。读 完后程序结束或返回收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档图9-25数据采集流程图用C语言程编写单元光电信号 A/D数据采集系统的序如下:include include main()(int ready=0;unsigned char resul A0;outportb(0 x2F3,20); 设定 N=20 inportb(0 x2F1); 启动AD ,完成采集系统的复位while(1)收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(ready= inportb(0 x2F5);ready = ready&0 x0

26、1;if (ready = = 1)break;/查询AD转换完否result = inportb(0 x2F4); 读数据printf( n fesult:%d，result);微分法实现的二值化处理方法值鼬鹏一阚/-翻械I *雌牖*酚螭2）恒转发.二敢 一图宣好法原理收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档9-9微分法二值化电路工作波形图9-12所示为边沿送数法二值化数据采集计算机接口电路的原理方框图。工作脉冲波形如图9-13所示CCD便质信号 o我据总战DB做存卷2计费辱图9-12边沿送效法二值化数据采集电路原理方框图收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档 TOC o 1-5

27、h z SH-I I、1 Fc|1理值电罕、%CC模嗷号 f）一二二化出| 图943边沿送效法二值化数据果集电路工作波形如果硅光电池的负载为Rl,画出它的等效电路图，写出流过负载 II的电流方程及Uoc、Isc的表达式，说明其含义（图中标出电流方向）硅光电池的工作原理和等效电路为下图:1kq * L 访 lL1 ,则有SNR p1 Ps2 Pn宜接探测系统不能改善信噪比!依据图提供的结构和脉冲电压图说明 CCDfe荷转移的过程t1 t213 t4收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档（1）在tl时刻，如高电位，仙、加低电位。止匕时小1电极下的表面势最大， 势阱最深。假设此时已有信号电荷（电子）注入，则电荷就被存储在小 1电极下 的势阱中。（2）t 2时亥ij,必、如为高电位，（H为低电位，则小1、M下的两个势阱的空阱 深度相同，但因小1下面存储有电荷，则小1势阱的实际深度比小2电极下面的势阱 浅，小1下面的电荷将向小2下转移，直到两个势阱中具有同样多的电荷。（3）t 3时刻，小2仍为高电位，小3仍为低电位