光电技术考点(江文杰)

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1、一.名词解释：1坎徳拉：频率为5.4X1014Hz单色辐射光在给定方向上的辐射强度力ly683W/Sr,该方向上的发光强度为led。2流明：是发光强度力led的均匀点光源在单位立体角内发出的光通暈。3勒克斯：是llm的光通M均匀的照射在1平方米而积上所产生的光照度。4扩散：载流子因浓度不均匀而发生的定向运动。5漂移；载流子受电场作用而发生的运动。6光电导效应：菜些物质吸收光+的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变物质电导率的现象。7光伏效;、V:PN结受到光照时，在PN结两端产生电势差的现象。8光电发射效应:当物

2、质中的电了吸收足够高的光了能S，将逸出物质表而成为真空中的ft由电子的现象。（外光屯效应）9温差电效应：不同材料的结点因吸收光辐射而产牛温差,导致两结点的接触电动势不同，从而在闭合回路中产生电流。10电热效fe是热电体迮绝热条件'卜‘，当外加电场引起永久极化强度变化时，其温度将发生变化的现象。二.填空：1木征半导体能带：A当温度高于绝对零度，价带屮的电子吸收能量越过禁带到达导带，成为£1由电子，并在价带屮留下等量的空穴。B单位体积内的载流了数称为载流了•浓度。当温度高于绝对零度或受光照时，电了•吸收能量摆脱共价键

3、而形成电子空穴对，称为本征激发。2光电探测器的噪声：热噪声，散粒噪声，产生-复合噪声，1/f噪声，温度噪声。3噪声等效功率和比探测率：当探测器输出的信号电流等于探测器本身的噪声电流的均方根值吋，（倍噪比），信号是很难直接测鲎的。NEP是-•个标志探测器探测能力的性能指标，它决定于乂敏度和向身的噪声水平。采用归一化的探测率，称为比探测率D*，是用单位测景系统的带宽和单位面积探测器的噪声电流来衡景探测能力的，而且不是一个凼有常数。4激光器的组成：谘振腔，丄作物质，全反镜，半反镜，泵浦源，激光。高亮度，高方叫性，高单色

4、性，高度的时叫空叫相干性三.分析题：1光电倍增管；入射光通过光窗照射到光电阴极上，发射fH光电子，光电子经电子光学系统加速，聚焦到倍增极上，倍增极将发射出比入射电子更多的二次电子，经过n级倍增，形成放人的阳极电流，在负载^上产生放人的信号电压输出。组成：光窗，光电阴极，电子光学系统，电子倍增系统和阳极光伏探犯器的频率响应特性明显优于光电导探测器.试从光电导效应和光伏效应的理上加以解沪.'答••从器件的光-电的响应过程来分析.光电导探测器的工作机理：将光照时产生的光生载流子直接输出形成电信号.以线性光电导探测器为例

5、，它的响应时间决定于雜件载流子寿命，一般光电导材料載洩子寿愈为毫秒书量级•光伏探测器的工作机理：'光照时产生的光生电子•空穴句结2扩敵，依靠结区的内建电场的作用分离光生电子-空穴，并在PN结的两则出现光生电动势.因此，光伏探測器的光•电珣应时旬包括扩敗时间、漂移时阆，其中扩散吋间攢光生电子-2穴对扩收到错S的时间，•般光敏面很薄，使得扩教时间远小于««子奇金（约为10^5线）：漂移时阆报光生电子左穴在电场作用下通过格区的时间（约为I（rus4级），、5电荷包的转移：CCD中电荷包的转移过程是将电荷包从一个势阱中转

6、入到相邻的深势阱中，通过控制各栅极电压Ug的大小來调节势阱的深度，并利用势阱的耦合原理拊实现。6光敏面和电极的形状:a较人的受光表面减小电极间的距离。B减小机间电子渡越吋间，有利于提髙灵敏度。7cmos和ccd的区别：a最大的不同就是随机访问的能力。B在灵敏度，光谱响应，噪声特性和动态范围，功耗，信号读取速度等方面。gz说明PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点.PIH管的蛾車特咗为什么比蝥通光电二极管好T答：（一）PIN光电二极管、/工作原理:PIN光电二极管是一种快速光皂二极管，PIN光电二极管在掺來浓

7、度很高的P型半辱和N型半导体之间夹着一晨较厚的鬲阻本征半导体r，其基本原理与光电二极管相间.但由于其结构特点，PIN光电二极管具有其独特的特性.如下困所示.PIN允电二极管频率特性比瞀遇光电二极管好的原S:PIN光电二极管PN结间鉅离大,结电容很小.由于工作在反偾状态，随赛反偏电压増大，结电容变得更小，从而提离了PIN9-2为4十么说式（9.i0）褢示的倌嗪比是直接探扔系统所能达到的最大（S噪比极限？以光电7S射探测器为例，导出它在负接探測系统中只受伯号光K敢粒嗓声限制（量子嗓声限）T的倌噪比表达式."••’答：

8、式（940）表示的信祆比是11接探測系统所能达到的最大傕决比极设,只考虑了償号光产生的散粒嗓声：当考虑所有嗓声时，倌嗓比会降低•光电子发射探狗器为例，导出它在直接採測系统中只受偯号光的敗粒噪声限制（薰子噪声限）下的倌噶比表达式.式（9-9）光电二极蓄为例.光电子发射探测器为例，上式修改为Q12eM2Ir^^•代入上式:2eAff+d+式中.考虑了口+对于光电子发射採