光电检测试题2

200/200学年第学期＜＜光电信息技术＞＞课程试卷1学号 姓名 得分 任课教师 1、简述4种常用光电转换器件的名称、原理、主要特性及实用输出电路。（20分）2、利用晶体的电光效应，设计一电压测量系统，要求：1、叙述检测原理，给出输出量与被测电压的关系式2、给出系统示意图。（15分）3、试图示并叙述扭曲向列型液晶显示器的工作原理。（10分）IIRL4、右图为光敏电阻的驱动电路，若光敏电阻的最大耗散功率为P,max则如何选择电源电压E,以保证在任何光照条件下，光敏电阻上的功率都不会超过P？（15分）IIRL5、试设计一个霓虹灯自动控制电路，要求：1） 天黑霓虹灯自动开启，天亮则自动关闭。2） 画出原理框图，叙述控制原理。3） 设计全部控制电路。4） 晚上暴雨闪电时，霓虹灯不能出现闪耀现象，叙述采取的措施。（40分）使自由电荷增多，应特性差。光电池：PN结受光照射时产生电子和空穴，由扩散运动形成内建电场，电子和空穴在内建电场的作用下，产生漂移运动，对外形成电压。输出随负载变大而呈非线性，做电源用时多个光电池串联使用，做测量用时采用性输出电路。vbDw=QVb使自由电荷增多，应特性差。光电池：PN结受光照射时产生电子和空穴，由扩散运动形成内建电场，电子和空穴在内建电场的作用下，产生漂移运动，对外形成电压。输出随负载变大而呈非线性，做电源用时多个光电池串联使用，做测量用时采用性输出电路。vbDw=QVb%= 勺线性好，频响高。＜＜光电信息技术＞＞课程试卷1参考答案及评分标准1、光敏电阻：光照射半导体材料后，价电子吸收光子而跃迁到导带，并形成空穴，从而电阻下降。器件结构简单，价格便宜，光照特性为非线性，频率响光敏二极管：原理同光电池，但在PN结上加反向电压。光敏三极管：可等效为光敏二极管加三极管放大光电流。灵敏度高，稳定性较差。热释电：光照时温度发生变化而产生电势，输出电流与温度变化速率成正比，与温度无关。2、有多种检测方法，下面为利用克尔效应的检测方法。克尔效应指的是某些各向同性的介质在电场作用下变成各向异性，光束通过将会产生双折射现象利用克尔效应实现光调制的装置如图所示。它由单色光源1、透镜2、起偏振器3、克尔电容器4及检偏器5所组成。克尔电容器为充入某种液体(例如硝基苯CHNO)的玻璃盒。当两平行板之间加上电压，652在强电场下液体表现出双折射晶体的性质，光轴的方向与电场的方向相对应。当偏振光沿着与电场垂直的方向通过液体时，分解为两束偏振光。一束的光矢量沿着电场方向，另一光束的光矢量与电场垂直。实验表明两束偏振光的折射率之差n-n0与电场强度E的平方成正比，两束光产生的光程差为e0A=(n-n)=九KLE2oe式中入为光束的波长；L为电场作用下光在液体中经过的长度；K为液体的克尔系数。'显然通过该装置的光强为I=I[cos2(a-卩)一sin2asin2卩sin2(兀KLE2)]0若两极板间距离为d,所加电压为U,则电场强度E=U，代入上述可得：dI=I[cos2(a-P)一sin2asin2Psin2(兀KLU2/d2)]03、在透明电极基板间充入10pm左右厚的As>0的向列液晶，构成三明治结构，使液晶分子的长轴在基板间发生90°连续的扭曲，制成扭曲向列(TN)排列的液晶盒。该液晶盒扭曲的螺距与可见光波长相比要大得多，因此，垂直于电极基板入射的直线偏光的偏光方向，在通过液晶盒的过程中，将随液晶分子的扭曲发生90°旋光。因此，这种TN排列液晶盒具有使平行偏振片间的光遮断，而使垂直偏振片间的光透过的功能。其次，当对这种排列液晶盒施加电压时，从某一阈值电压Vh起，液晶分子的长轴开始向电场方向th倾斜。而且，当施加电压大约为2Vh时，大部分分子发生长轴与电场方向平行的再排列，90°的旋光th性消失。在这种情况下，与没有施加电压的情况正好相反，使平行偏振片间的光透过，而使垂直偏振片间的光遮断。下图表示在垂直偏振片间设置TN排列液晶盒的场合，基于电气光学效应，TN型显示方式的原理。在这种情况下，不施加电压时使光透过，而施加电压时使光遮断。在平行偏振片间，这种光的透过或遮断关系是可逆的。目前广泛普及的L