光探复习方向

12亲爱的孩纸们：

大家好！在这充满希望的季节，我们迎来了考试周！！也同时迎来了班级考前交流会！希望大家对于不好的地方提出自己的意见！

吴勇11月21日3光电探测器的物理基础

41.光电效应和热电效应各种效应的定义.原理和特点各种效应的比较典型的代表器件（包括各种公式）重点掌握：5内光电效应：不发射电子被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。外光电效应：发射电子被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象（1）光电效应（定义）光子直接与物质中的电子作用，引起电子运动状态的改变，从而使物体的电学性质改变。特点：光子与材料中的电子直接作用，使电子的能态发生改变，光谱响应有选择性。61）光电导效应

本征光电导效应非本征（杂质）光电导效应2）光生伏特效应

扩散和漂移3）光子牵引效应

4）光磁电效应

内光电效应：公式咯7电阻温度效应温差电效应热释电效应

（2）热电效应入射光与材料的晶格相互作用，晶格吸收光能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而使材料电学参量发生变化。特点：光谱范围宽、无选择性8(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(PMT-PhotoMultiplierTube)(PC-Photoconductive)(PV-PhotoVoltaic)(SBD－SchottkyBarrierPhotoDiode)(PEM-photoelectromagnetic)(photondrageffective)(Bolometer)PositiveTemperatureCoefficient(seebeckeffect)Pyroelectricsensor(MCP-MicrochannelPlates)(Dynode)(APD－AvalanchePhotoDiode)thermocouples&thermopileNegativeTemperatureCoefficientSolarcell（photocell）PhotoDiodephotoconductor(imageintensifiers)9（1）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算最基本的物理量和公式不得不记哈，亲！10Km＝683lm/W，亦称光功当量（2）光谱效率函数V（）、光谱光视效能Km的定义及应用还有一个是1725暗环境！！将光通量和幅通量结合在一起的一个桥梁式子。113.黑体辐射定律（1）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度Meb（λ，T

）是黑体温度T和波长λ的函数Meb(λ,T)12(2)

斯忒藩-波尔兹曼辐射定律(3)维恩位移定律（对普朗克公式求导得到的）(µm)W·cm-2.µm-1黑体辐射峰值13（1）有关响应方面的性能参数

响应率单色响应率积分响应率频率响应率响应时间和上限频率量子效率记住推导过程和公式电压响应率电流响应率4.光电探测器的性能参数

14（2）有关噪声方面的参数

噪声种类信噪比（S／N）噪声等效功率(NEP)探测率D与比探测率D*NEP（500，400，1）黑体D*(T，f，1)单色Dλ*(λ，f，1)15第三章光电探测器

161光电子发射探测器（1）掌握光电倍增管组成及工作原理（2）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用（3）掌握光电发射器件的特点：使用波段、内增益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、低噪声、高电压（正负电压怎么使用以及使用特点）、适用微弱信号检测等172PC器件

（1）器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示（2）三种偏置电路特点（哪三种）恒流恒压匹配三种偏置电路（3）工作条件（偏压、无极性）（4）工作波段、响应频率相关式子的理解和推导183PV器件

（1）结合第二章的pn结工作原理，掌握PV器件的伏安工作曲线及对应的工作状态（零偏、自偏.反偏）（2）PN、PIN、APD管的工作原理、结构和特点，掌握其在增益和频率响应方面的比较。（3）光电池的工作原理、与普通光电二极管的比较（4）光电三极管的工作原理，与光电二极管的比较

光电转换电流放大（5）PV器件相比PC器件的特点（电路工作条件、灵敏度、频率响应等方面）

194热电探测器

（重点咯）（1）掌握三种热电效应所代表的器件工作原理、结构（2）掌握器件特点热电偶：开路电压和温度的关系、频率特性测辐射热计：金属和半导体；波长特性、频率特性C。热释电器件：掌握只能测交变信号的原因恒定信号为零205成像器件

（1）CCD注入、存储、转移、输出的原理。线阵CCD工作原理及波形图（单沟道或双沟道）。（2）CMOS工作原理。与CCD的比较。单双沟道很有可能会画图建议自己一定要学会记住216探测器性能比较单元光电探测器的性能及应用比较光谱响应范围频率特性外加偏压（很重要）探测率22第四章光电信号处理23一、光电探测器的偏置重点掌握三种伏安曲线类型的相对应的器件的偏置计算可变电阻型：三种偏置类型的特点和比较恒流偏置匹配偏置恒压偏置恒流型（饱和型）光生电势型掌握交、直流计算方法计算肯定会考的，就是下面的几种类型24二、光电探测器的放大电路（1）放大器的En－In噪声模型（2）放大器的噪声系数F（各种表达式）（3）最佳源电阻（噪声匹配）及匹配方法（4）多级放大器的噪声系数及设计考虑（5）低噪声前放的选用25三、微弱信号检测（1）掌握以相关器为核心的锁定放大器的工作原理、结构和输出特性锁定放大器的抑噪机理b）相关器的工作原理（不同谐波、不同波形）（2）同步积分器的原理（3）取样积分器的原理简单计算，填空比如抑制偶次谐波261.调制的基本概念

广义（一次）调制和二次调制（做到定义了解和一些简单的事例的熟悉即可）2.相干探测原理（与普通外差区别，波前匹配工作条件），与直接探测比较4.典型应用：利用光的特性参数（光强、频率、相位、振幅）来进行测量的实例。最后的设计题可能与这个相关27简单类型在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计头，已知探头的光敏面积为0.5cm2，若照度计测得的最大照度为100(lx)，试求标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？所发出的全空间光通量为多少？28还是简单类型！若被探测物体的温度为1000K，则所用探测器的最佳波长为？已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.4µm，则该材料的禁带宽度为？29光电探测器性能参数包括哪些方面。列举5条。比较光伏器件反偏和零偏的工作方式。写出比探测率D*的表达式并说明其物理含义。它和灵敏度有何关系？光电倍增管的主要结构和工作原理。30提高一点列举所学过的具有增益性能的光电探测器并比较其特点（至少列举2个比较点以示区别）。光源波长范围是3～5µm，调制频率为500kHz，功率为皮瓦量级，请列出可选择的探测器种类并说明原因。请将学过的光电探测器按偏压类型分类，注明偏压形式。31滤波类型简述光电效应和热电效应的定义和分类，列举主要的代表器件，并比较两种效应的主要异同点。比较CCD图像传感器与CMOS图像传感器的特点（列出至少5个比较点）。画出128像素两相双沟道线阵CCD的输出波形。（含5个时序脉冲：转移栅脉冲、两相脉冲、复位脉冲、输出信号脉冲，注意关键时序点）32若锁定放大器参考信号正弦波频率为1kHz，幅值为1V，积分电路的R0=1MΩ，R1=100kΩ，设输入信号与参考信号相位差为φ，并设t>>T0，求：（1）当输入信号为f=1kHZ的正弦波，振幅VmA=1V，φ=180°，求输出V0=？（2）输入信号为f=2kHZ的正弦波，有效值1V，φ=0°，求输出V0=？（3）输入信号为f=0.2kHZ的方波，峰值为1V，φ=0°，求输出V0=？33积分器比较Boxcar积分器的定点和扫描工作方式的区别，比较同步积分器和Boxcar积分器的区别。画出锁相放大器的工作原理框图，简述其工作原理，比较不同频率下正弦波输入和方波输入时对应的输出（假定参考为方波）。一次调制和二次调制的主要区别34用2DU测缓变辐射通量（静态）。已知2DU的电流灵敏度，在测光范围中最大辐射通量100μW,伏安特性曲线的拐点电压VM=10V，若电源电压Vb=15V。要求负载线建立在线性区内。求：（1）保证输出电压最大时的Rbmax=? （2）辐射通量缓慢变化10μW时，输出电压的变化量.

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你需要记住怎么去处理这方面的问题响应率等等的计算36解：依题画出如下简图

(1).为保证2DU工作于线性区且Rb最大，过拐点作负载线，则:(2).输出电压:37光生电势型探测器的偏置和设计最大功率计算

负载电阻与直流电阻的关系要求掌握响应率的基本关系式38由伏安曲线，对于给定的Φ0，只要选定RL，工作点Q就能由负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的IQ和VQ即为RL上的输出值。相对Φ0的光通量增量±ΔΦ将形成对应的电流变化±ΔI和±ΔV。

负载线39图解法计算临界电阻RLS

由给定的Φmax，取与伏安特性曲线交于S点，得到临界负载RLS,即临界电阻RLS上的Vs为Φmax对应的输出电压变化为：IP40

电流放大：要求RL与后级放大器的输入阻抗尽量小，使负载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。输出电流变为ISC和Φ有良好的线性关系

电压放大：在保持良好线性情况下，有最大的电压输出，负载线可接近临界负载线，则输出电压为:

41光电池在光照度为100lx时，开路电压为VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx时，为保证线性输出所需最佳负载电阻值和输出电压变化量。

注意在最大幅通量的时候处理42例:光电池在光照度为100lx时，开路电压为VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx时，为保证线性输出所需最佳负载电阻值和输出电压变化量。

解：（1）计算200lx下的开路电压

（2）计算线性区域内光电池的电流响