武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷

1、武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷课程名称光电技术专业班级光信科05010503题号一二三四五六七八九十总分题分1515101010151510100备注：学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题)名词解释(每小题3分，总共15分) 1.坎德拉(Candela,cd) 2.外光电效应 3.量子效率 4. 象增强管 5. 本征光电导效应填空题(每小题3分，总共15分) 1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由 、 、 、 和 组成。3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。其发光机理可以分为 和

2、。4. 产生激光的三个必要条件是 。RpReRbRpReRbVDWUbb=12VUo图1 三、如图1所示的电路中，已知Rb=820,Re=3.3K,UW=4V，光敏电阻为Rp,当光照度为40lx时，输出电压为6V，80lx是为9V。设光敏电阻在30100之间的值不变。试求：(1) 输出电压为8V时的照度； （2）若增加到6 K，输出电压仍然为8V，求此时的照度； (3) 输出电压为8V时的电压灵敏度。如果硅光电池的负载为RL。(10分)(1)、画出其等效电路图；(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流；(3)、标出等效电路图中电流方向。简述PIN光电二极管的工作原理。为什么PIN管比

3、普通光电二极管好？ (10分)1200V负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度SK为20uA/lm，阴极入射光的照度为0.1Lx，阴极有效面积为2cm2，各倍增极二次发射系数均相等()，光电子的收集率为，各倍增极的电子收集率为。(提示增益可以表示为) (15分) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV，求放大器的有关参数，并画出原理图。简述CCD的两种基本类型，画出用线阵CCD测量微小物体(小于100微米)原理简图，并分析测量原理。(15分)一InGaAs APD 管在倍增因子M=1，入射波长为1550nm时的量子效率60，加偏

4、置电压工作时的倍增因子M=12。(10分)1. 如果入射功率为20nW，APD管的光电流为多少？2. 倍增因子为12时，APD管的光谱响应度为多少？光电技术 A卷参考答案一、 名词解释1. 坎德拉(Candela,cd)：发光频率为54010Hz的单色辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683Wsr-1时，在该方向上的发光强度为1cd。2. 外光电效应：当光照射某种物质时，若入射的光子能量hv足够大，它和物质中的电子相互作用，致使电子逸出物质表面，这种现象称为光电发射效应，又称外光电效应。3. 量子效率：一定波长的光子入射到光电阴极时，该阴极所发射的光电子数与入射的光子数之比值。4. 象增强管：

5、把微弱的辐射图像增强到可使人直接观察的真空光电成像器件。5. 本征光电导效应：本征半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴，使得材料的电导率发生变化的现象。二、 填空题1. 信息载荷于光源的方式 信息载荷于透明体的方式、信息载荷于反射光的方式、信息载荷于遮挡光的方式、信息载荷于光学量化器的方式和光通信方式的信息变换。2. 光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极。3. PN结注入发光，异质结注入发光。4、 5、四、根据图示为恒流偏置电路，流过稳压管的电流 满足稳压管的工作条件(1) 当4V时，由得输出电压为6伏时电阻6K，输出电

6、压为9伏时电阻3K，故=1；输出电压为8V时，光敏电阻的阻值为=4K，带入，解得E=60lx（2）与上面（1）中类似，求出照度E=34lx(3) 电路的电压灵敏度五、(1) 光电池的等效电路图(2) 流过负载电阻的电流方程短路电流的表达式开路电压的表达式 (3) 电流方向如图所示六、当光照射pn结，只要人射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子空穴对。这些非平衡载流子在内建电场的作用下，空穴顺电场方向运动，电子逆电场方向运动，在开路状态，最后在n区边界积累光电子，p区积累光生空穴，产生一个与内建电场方向相反的光生电场。光电二极管在正偏置时，呈单向导电性，没有光电效应产生，只有在反偏置或零

7、偏置时，才产生明显的光电效应。其基本结构就是一个p-n结， 属于结型光生伏特效应。当光照射时，满足条件hvEg,则在结区产生的光生载流子将被内建电场拉开，于是在外电场的作用下形成了以少数载流子漂移为主的光电流，显然，光电流比无光照射时的反向饱和电流大的多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。对于PIN管，由于I层的存在，使扩散区不会到达基区，从而减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间，而I层工作在反向，实际是一个强电场区，对少子起加速的作用。即使I层较厚，对少子的度越时间影响也不大，即提高了频率响应。同时，反偏下，耗尽层较无I层时要大

8、的多，从而使结电容下降，也提高了频率响应。七、CCD有两种基本类型：一种是电荷包存贮在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这类器件称为表面沟道电荷耦合器件（SCCD）；另一种是电荷包存贮在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向传输，这类称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件（BCCD）。原理： 当满足远场条件Ld2/时，根据夫琅和费衍射公式可得到d=K/Sin (1)当很小时（即L足够大时）Sintg= Xk/L代入（1）式得 d= .(2)S暗纹周期，S=XK/K是相等的，则测细丝直径d转化为用CCD测S测量简图八(1) Solution The responsivity at M=1 in terms of t