光电检测技术复习提纲

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1、《光电检测技术》复习提纲1、光敏电阻和光敏二极管的基本概念，基本应用和两者的区别（测脉搏的电路）；光敏电阻，又称光敏电阻器或光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏二极管，又叫光电二极管是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向

2、导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。一.功能不同：光敏二极管，是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。光敏电阻，是利用半导体材料和其他材料的光特性实现可变电阻的功能。二.材料不同：虽然有些时候两者用同样的材料如硅，砷化镓，但是光敏电阻的材料范围比光敏电阻的更广。三.功能的不同决定了主要参数不同：光敏二极管,最高工作电压,暗电流，光电流，光电灵敏度、响应时间、结电容和正向压降等。光敏电阻，标称电阻值、使用环境温度（最高工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（最大工作电压）、工作电流、温度系

3、数、材料常数、时间常数等。四.功能的不同决定了结构不同：光敏二极管，两个电极间要求能够形成一个PN结，而且为了加大导通电流，把一个电极的面积设计的很大，另一个相对很小。光敏电阻，只需要两个电极就行了。测量信号的特征:人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。脉搏波的频率属于低频，且信息微弱，噪声强，因而信噪比低。脉搏波频率范围是0.1~60Hz，主要频率分量一般在20Hz内。人体手指末端含有丰富的小动脉，它们和其它部位的动脉一样,含有丰富的信息。测量原理:随着心脏的跳动手指尖的微血管发生相应的脉搏的容积变化，光发射电路发出的特定波长的光透过

4、手指到光电器件，此过程被检测生理量(人体的脉搏)转换成光信号，通过光电器件转换为电信号，送入前级放大电路将信号适当放大，经过滤波电路除去其中的噪声得到需要频率范围内的信号，再将脉搏信号进行放大和后级的处理，通过示波器显示出来，进一步进行观测。3.系统结构总体框图:电源:实验室5V、12V直流电源:2、CMOS图像传感器的概念及其特点，典型应用案例（CMOS+68013）；CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口

5、、控制接口等几部分组成这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。CMOS图像传感器具有以下几个优点：1）、随机窗口读取能力。2）、抗辐射能力。3）、系统复杂程度和可靠性。4）、非破坏性数据读出方式。5）、优化的曝光控制。、具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，最近几年在宽动态、低照度方面发展迅速。1、CCD图像传感器的概念及其特点，典型应用案例；CCD图像传感器于1969年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近30多年，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用

6、的500万像素。CCD又可分为线型与面型两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机（DSC）、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。一般认为，CCD传感器有以下优点：1.高解析度2.低杂讯3.高敏感度4.动态范围广5.良好的线性特性曲线6.高光子转换效率7.大面积感光8.光谱响应广9.低影像失真10.体积小、重量轻11.低秏电力12.不受强电磁场影响；13.电荷传输效率佳：14.可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易1、CMOS和CCD图像传感器原理性的区别和应用性的区别；CCD：电荷藕合器件，

7、它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。CMOS：互补型金属氧化物半导体和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利

8、用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CM