光电技术与光纤基础(复习2014)ppt课件.ppt

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1、光电技术与光纤基础总复习（一）计算题3,4,5章各一题内容第一章：光电检测应用中的基础知识第二章：光电检测中的常用光源第三章：结型光电器件第四章：光电导器件第五章：真空光电器件第六章：真空成像器件第七章：固体成像器件第八章：红外辐射与红外探测器第九章：光导纤维与光纤传感器第十章：太赫兹的产生与检测第一章基础知识辐射度学和光度学的基本概念及其计算半导体基础知识基本定律光电探测器的噪声和特性参数被测对像光学系统光电转换被测对象的信息加载光源信息载体光电探测器信息处理光电检测系统组成：辐射度学和光度学的

2、基本概念及其计算1、辐射功率（辐射通量）单位：W（瓦特）2、辐射强度单位3、辐射亮度单位：4、辐射出射度单位：W/m25、辐照度单位：W/m2一、辐射度学基本物理量辐射度学和光度学的基本概念二、光度学基本物理量1、视见函数(联系了…)555nm时最大！2、基本物理量表1－2，注意单位、相互之间关系辐射度学和光度学的基本概念三、其他基本概念（1、2、3、4）半导体基础知识一、基本概念1、能带结构2、杂质半导体3、非平衡载流子(计算长波极限)4、扩散和漂移N型中，自由电子>空穴浓度非本征要低温：减少热激

3、发带来的影响基本定律一、黑体辐射定律（概念）1、基尔霍夫定律（任何物体的单色辐出度和单色吸收比之比，等于同一温度时绝对黑体的单色辐出度）2、普朗克辐射公式(了解)3、斯忒藩－玻耳兹曼定律辐射出射度MeB(T)=σT^44、维恩位移定律基本定律二、光电效应1、内光电效应2、外光电效应光电导效应：光照导致载流子浓度增加，电导率增大光伏效应（光生伏特效应）：产生势垒半导体会计算阈值波长光电发射效应：光照作用下，电子逸出λ=1.24/Eth能量阈值Eth=EA+EgEa电子亲和势Eg禁带宽度光电探测器的噪声

4、和特性参数一、特性1、响应率：探测器的输出信号电压Us或者电流Is与入射的辐通量之比，称为电压响应率Sv或Si2、光谱响应率：单色光照射下，上面的比值3、等效噪声功率：最小可探测功率，越小越好第二章常用光源光源的特性参数热辐射源（太阳，白炽灯）气体放电光源（脉冲灯，汞灯）固体发光光源发光二极管（P型和N型半导体结合的二极管）激光器自发辐射、受激吸收、受激辐射三个条件：粒子数反转、谐振腔、光汞光源的特性参数辐射效率和发光效率光谱功率分布光源的颜色光源的温度:色温相关色温分布温度热辐射源（能举例&判别）

5、太阳黑体模拟器白炽灯气体放电光源（能举例&判别）脉冲灯原子光谱灯汞灯固体发光光源结型发光光源发光二极管工作原理及量子效率激光器激光原理三种跃迁过程、必要条件激光器的结构(能画图并指出各部分的作用)激光器的类型（气体、固体、染料、半导体）激光的特性单色性好、方向性好、亮度高、相干性好第三章结型光电器件结型光电器件的工作原理硅光电池硅光电二极管和硅光电三极管结型光电器件的放大电路特殊结型的光电二极管结型光电器件的应用实例——光电耦合器件结型光电器件的工作原理热平衡状态下的PN结外加偏压、反向饱和电流光照

6、下的PN结光伏效应电流方程分析负载电路（如图3-2）SEE流过负载电流硅光电池不加外电压！IDIPRLURsCjRshILE=0E1E2UIL光伏工作区RL1RL2光电子、光伏工作区、光电池都工作在第四象限；光电二极管、光电三极管工作在第三象限硅光电池特性参数（负载小线性范围大）光照特性——开路时(电压)、短路时(电流)、有限负载时ILUUoc4Isc4Isc1Isc2Isc3Uoc2Uoc1Uoc3线性区RL1RL2硅光电二极管和三极管一般在反向偏压下工作反向偏压加大内建电场！使ＰＮ结拉开，增大

7、势垒。光导工作区E=0E1E2UI与光电池的比较光电池工作区UbRLE=0E1E2UIL光电二极管工作区RLUb=0RLRLUbIP硅光二极管和光电池都是基于PN结的光伏效应工作的。这就是硅光二极管工作在反偏置电压下的原因。内光电效应。光电池工作在零偏置状态下。特殊结型光电二极管PIN型光电二极管结构、原理光电位置传感器原理位置表达式雪崩光电二极管(有放大作用)紫外光电二极管（结浅）PIN型光电二极管优点使PN结的结间距离拉大内建电场基本集中在I层中增加了对长波的吸收，提高了长波灵敏度可承受较高的反

8、向偏压第四章光电导器件工作原理（无光照，电阻很大；受光照，电导率改变，电阻减小，光生载流子迅速增加）主要特性参数光电导灵敏度Sg=gp/Egp光电导量子效率n=Nhv/Φ输出的光电流与输入光电流之比偏置电路和噪声特点与应用（照相机的自动曝光电路，路灯自动控制电路）杂质光敏要工作在低温下，防止热激发工作原理基于内光电效应（光电导效应）暗电流、亮电流、光电流及三者的关系流过光敏电阻的电流Ｉ＝Ｉp+ＩDI为亮电流Ｉp光电流，ＩD暗电流主要特性参数光电灵敏度(计算)量子效率偏