光电子技术教学大纲格式

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1、《光电子技术》课程教学大纲课程代码：17121232课程类别：专业必修课程授课对象：电子科学与技术、微电子学开课学期：第7学期学分：3学分主讲教师：邵卫东等指定教材：江文杰，《光电技术》，科学出版社，2009年一、教学目的：“光电技术课程”是光电工程专业、光信息科学与技术专业或其他相近专业本科生的一门专业必修课。本课程主要介绍光电技术的理论及应用基础，讲述常用光电器件的原理、应用技术和光电信号的变换与处理技术。主要内容包括：光辐射探测的理论基础，常用光辐射源，光电探测器、热探测器、图像传感器等光电器件的结构原理及应用技术，光学信

2、号的调制与解调技术，直接探测和相干探测技术，光电检测电路及信号处理技术，典型光电系统的分析与设计。通过课堂教学、课程实验等教学环节，培养学生具备系统的光电技术基础知识、光电工程实践能力和创新能力，为将来学生从事光电信息科学与工程类专业方向的教学、科研或者工程设计等工作打下良好的基础。二、课程内容第一章光辐射探测器的理论基础1、教学内容本章首先介绍了辐射度学和光度学的基础知识，着重介绍与半导体光辐射探测器有关的基本概念和理论，如能带理论、PN结理论、光电效应等。此外，本章还介绍各种探测器中普遍存在的噪声和它们的主要特性参数。该内容

3、是后续章节所述具体探测器的理论基础，对于正确理解和掌握各种探测器的原理、性能和使用都是十分重要的。2、教学要点（1）光电技术所涉及的光学谱区波长范围为0.01~1000m。光辐射度量有辐射度量和光度量两套参量单位，分别对应整个电磁波谱和可见光波谱。（2）半导体是制作光电器件的主要材料；半导体对光的吸收分为本征吸收和非本征吸收；弱注入条件下，载流子寿命在一定温度下是一个常数。（3）光电效应包括光电导效应、光伏效应和光电子发射效应等。（4）光电探测器的主要噪声有散粒噪声、热噪声、产生复合噪声、温度噪声和电流噪声。（5）光电探测器的主

4、要特性参数，包括光电特性、灵敏度、光谱响应、噪声等效功率、比探测率和响应时间等。第二章常用光辐射源1、教学内容本章首先介绍了黑体辐射的几个定律：发射率和基尔霍夫定律、普朗克辐射公式、维恩位移定律和斯蒂芬波尔兹曼定律。介绍了热辐射源的发光机理，重点讨论了激光器和发光二极管的发光机理、主要特性和应用。2、教学要点（1）光电技术中常用的有热辐射光源、气体放电光源、激光器和发光二极管等几类光源。（2）光电技术中可将大多数辐射源近似看成灰体，其辐射特性具有与黑体类似的规律。（3）色温为2858K的白炽灯可作为可见光区和近红外区的标准光源；

5、500K的黑体可作为红外光谱区的标准光源。（4）激光器具有高亮度、高方向性、高单色性和高度的时间空间相干性等特点，为光电探测系统提供了极好的光源。第三章光电导探测器1、教学内容本章主要介绍了光电导探测器材料结构原理，光电导探测器的主要特性参数以及光电导探测器的偏置电路和应用。2、教学要点（1）本征光电导探测器一般在室温下工作，适用于可见光和近红外辐射探测器；杂质光电导探测器通常必须在低温下工作，常用于中、远红外辐射探测。（2）光电导探测器在弱光照射下，光电流与光照具有良好的线性关系；强光照射下则为非线性关系。（3）表征光电导探测

6、器响应速度的参量为上限截止频率或响应时间。线性光电导的响应时间等于光生载流子寿命且为常数。（4）光电导探测器的主要噪声包括：热噪声、产生复合噪声和1/f噪声。降低器件温度可以大大减少噪声。（5）光电导探测器的偏置电路可采用恒流、恒压等主要偏置方式。光电导探测器增益较大而响应较慢，一般适用于受光面较大，光电流与暗电流之比也较大的情况。第四章光伏探测器1、教学内容本章重点分析和讨论光电池、光电二极管和光电三极管等几个典型器件的结构原理性能特点，介绍了PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）、光电耦合器等一些特殊结构的光伏探测器。2

7、、教学要点（1）光伏探测器常用的有光电池、光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）和光电三极管等单元光伏探测器，以及光电耦合器、象限探测器和位置探测器等集成结型器件。其中，PIN光电二极管和雪崩光电二极管是高响应速度的光伏探测器、光电三极管和雪崩光电二极管是具有内增益的光伏探测器。（2）光伏探测器可有光电导和光伏两种工作模式，即分别对应反向偏压和自偏压两种状态；光电二极管多工作在光电导模式；而光电池大多工作在光伏模式。（3）光伏探测器的主要噪声有器件中光电流的散粒噪声、暗电流的散粒噪声和器件的热噪声。（4）光伏探测

8、器的偏置电路有自偏置电路、零伏偏置电路和反向偏置电路三种形式。（5）光伏探测器与光电导探测器的比较。第五章光电子发射器件1、教学内容本章首先光电子发射器件中的阴极材料，重点介绍了光电倍增管的结构、原理，光电倍增管的主要特性参数，光电倍增管的工作电路及应用。2、教