科目三、光电传感与检测技术A

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1、1、光的波动性：干涉，衍射，偏振（1）时间相干性：是指不同一点光源，在不同时间发射光束的相干状态。相干时间：是指相位的时间性能够维持的时间。在数量级上，相干时间是光波频率宽度的倒数。相干面积：(λR/△L)若扩展广源的面积为（△L），此面积内各点所发出的波长为λ的光通过与光源相距为R并与光传播方向垂直的平面上的亮点。（2）空间相干性：是指不同空间位置的光源之间的相干状态。2、根据爱因斯坦量子理论，原子、分子或离子与光的相互作用包含：自发辐射，受激辐射，受激吸收。自发辐射：粒子自发地从高能级跃迁到低能级，同时发出一个光子，这一过程叫做自发辐射。受激辐射：若处在高能级的粒子，在一个能

2、量等于两能级之差（E2-E1）的光子作用下，从高能级跃迁到低能级并发射一个光子，这一过程称为受激辐射。受激吸收：处于低能级的原子（El），受到外来光子的激励下，在满足能量恰好等于低、高两能级之差（△E）时，该原子就吸收这部分能量，跃迁到高能级（Eh），即△E=Eh-El。受激吸收与受激辐射是互逆的过程。3、激光器由3部分组成，分别是：工作物质，泵浦源，谐振腔4.什么是本征半导体？掺杂半导体？P型半导体？P型半导体中多子是？少子是？施主原子？受主原子？N型半导体？N型半导体中多子是？少子是？施主原子？受主原子？答：①本征半导体：完全纯净的，结构完整的半导体晶体；掺杂半导体（P型、N

3、型）：在本征半导体内参入微量的杂质后的半导体。根据掺入杂质的性质不同，掺杂半导体可分为空穴(P)型半导体和电子(N)型半导体；②P型半导体：即在硅的晶体内参入少量三价元素杂质，如：硼；多子为空穴，少子为自由电子；硼原子在硅晶体中能接受电子，故硼是受主原子。N型半导体：即在硅的晶体内参入少量五价元素杂质，如：磷；多子为自由电子，少子为空穴；磷原子在硅晶体中能产生多余的电子，故磷是施主原子。5、什么是费米能级（费米能级的物理意义）各种类型的半导体中电子填充几率为50%的这样的一个能级，一般可以认为在温度不是很高时，能量大于费米能级的量子态，基本上没有被电子占据；能量小于费米能级的量子

4、态，基本上被电子占据。费米能级的位置较高说明：有较多的能量较高的量子态上有电子。本征半导体，N型半导体以及P型半导体的费米能级的能带图如下图所示：(a)本征半导体(b)N型半导体(c)P型半导体PN结的能带图如下图所示：(a)热平衡状态下PN结能带图(b)热平衡状态打破热平衡状态下PN结能带图6、PN结内漂移运动和扩散运动是什么？什么是PN结的同质结和异质结？什么是空间电荷区，势垒区？什么是PN结内的非平衡少数载流子？答：①漂移运动就是由于电场作用而导致载流子的运动；扩散运动是载流子由高浓度区域向低浓度的区域运动。②同质结就是同一种半导体形成的结，异质结就是不同半导体形成的结；P

5、N结的同质结：P型半导体材料与N型半导体材料相同；PN结的异质结：P型半导体材料与N型半导体材料不同。③空间电荷区：在P型半导体和N型半导体交界面处，由于存在载流子的浓度梯度，P区一侧的空穴向N区移动，N区一侧的电子向P区移动，P区和N区分别留下了带正电荷和带负电荷的离子，称这些离子所带电荷为空间电荷，他们所在区域成为空间电荷区。④势垒区：当漂移运动与扩散运动相等时，空间电荷区便处于动态平衡状态，空间电荷区也称为势垒区。⑤非平衡少数载流子：在PN结两端加正向电压，破坏了原来的平衡，引起多数载流子流入对方，使得P区和N区内少数载流子比原平衡状态时增加，这些载流子称为非平衡载流子。7

6、、PN结在非平衡载流子存在区域内，必须用电子准费米能级和空穴的准费米能级取代原来平衡时的统一费米能级8、半导体的受激器的伏安特性是具有单项导电性。9、什么是光热效应？答：某些物质受到光照后，由于温度变化而造成材料性质发生变化的现象，称为光热效应；光热效应包括：热释电效应，辐射热计效应，温差电效应。热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起表面电荷的变化的现象；辐射热计效应：入射光照射材料，由于受热而造成电阻率变化的现象；温差电效应：当两种不同的配偶材料两端并联熔接时，两接头温度不同，产生电动势的现象。10、什么是光电效应？什么是内光电效应？什么是外光电效应？答：光电效应：物

7、质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生改变（如：电导率，发射电子发生改变），产生感应电动势的现象，称为光电效应。内光电效应：在光的照射下，材料的电阻率发生变化的现象；外光电效应：在光的照射下，物质吸收光子并激发出自由电子的现象。11、什么是光电导效应？答：当光照射到半导体材料时，晶格原子或杂质原子的束缚态电子吸收光子能量并被激发为传导态的自由电子，引起材料的载流子浓度的增加，因而导致材料的电导率增大的现象称为光电导效应12、什么是光生伏特效应？答：在没有光照的情况下，结型半导体