最新長春理工大學光電檢測填空和簡答考試必備

1、精品文檔光譜響應，伏安特性，噪聲特性。受激輻射、 粒子數(shù) G 光敏電阻的光電特性： 隨光照量的變化， 電 導變化越大的光敏電阻就越靈敏。柵距 d 大于波長 的叫粗 G 光敏電阻的噪聲特性： 熱噪聲、產(chǎn)生復合噪 聲、低頻噪聲。 熱噪聲 ：光敏電阻內(nèi)的載流子 熱運動產(chǎn)生的噪聲。 低頻噪聲 ：是光敏電阻再 騙置電壓作用下會產(chǎn)生信號光電流， 由于光敏 層內(nèi)微粒的不均勻， 會產(chǎn)生微火花電爆放電現(xiàn) 象，這種微火花放電引起的電爆脈沖就是低頻 噪聲的來源。G 光敏電阻的光譜響應： 光敏電阻的電流靈敏光柵，柵距 d 接近于波長 的叫細光柵。C 由于電子的遷移率遠大于空穴的遷移率， 因 此N 型CCD 比P型CC

2、D 的工作頻率高很多。D 丹倍效應： 由于載流子遷移率的差別產(chǎn)生受 照面與遮蔽面之間的伏特現(xiàn)象。F 發(fā)生本征吸收的條件 :光子能量必須大于半 導體的禁帶寬度 EgF 輻射源： 一般由光源及其電源組成， 能轉(zhuǎn)化成光能的系統(tǒng)。是將電 度與波長的關(guān)系 .決定因素 : 主要有光敏材料禁B 半導體對光的吸收 : 半導體受光照射時，一 部分光被反射， 一部分光被吸收。 半導體對光 的吸收可分為 : 本征吸收，雜質(zhì)吸收，激子吸 收，自由載流子吸收和晶格吸收。 能引起光 電效應的有 ：本征吸收、雜質(zhì)吸收。B 本征半導體光敏電阻常用于可見光波段的 測探，而雜質(zhì)型半導體光敏電阻常用于紅外波 段甚至于遠紅外波段輻射

3、的探測。B 半導體激光器發(fā)光原理： 反轉(zhuǎn)和諧振。C 粗光柵和細光柵：F 發(fā)光效率：由內(nèi)部與外部量子效率決定。F 發(fā)光光譜： LED 發(fā)出光的相對強度隨波長 變化的分布曲線。F 發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)： 面發(fā)光二極管和邊發(fā) 光二極管。G 光電檢測技術(shù) : 采用不同的手段和方法獲取 信息，運用光電技術(shù)的方法來檢驗和處理信 息，從而實現(xiàn)各種幾何量和物理量的檢測G 光電系統(tǒng)組成 : 輻射源，光學系統(tǒng)，光電系 統(tǒng)，電子學系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)G 光于物質(zhì)作用產(chǎn)生的光電效應分為：內(nèi)光 電效應和外光電效應。G 光電導效應：半導體受到光照后，其內(nèi)部 產(chǎn)生光生載流子， 使半導體中載流子數(shù)量顯著 增加而電阻減小的現(xiàn)象。G(

4、本征)光電導效應 :在光的作用下由本征 吸收引起的半導體電導率發(fā)生變化的現(xiàn)象G 光電導的馳豫，決定了在迅速變化的光強 下一個光電器件能否有效工作的問題。G 光生伏特效應 :是基于半導體 PN 結(jié)基礎上 的一種將光能轉(zhuǎn)換成電能的效應G 光磁電效應：在垂直于光照方向與磁場方 向的半導體上、下表面上產(chǎn)生伏特電壓。G 光子牽引效應：在開路的情況下，半導體 材料將產(chǎn)生電場，它阻止載流子的運動。G 光電檢測典型器件 : 光電導器件，光生伏特 器件， 光電發(fā)生器件， 輻射探測器件， 熱釋電 器件，光耦合器件和圖像傳感器件。G 光敏電阻：在均勻的具有光電效應的半導 體材料的兩端加上電極便構(gòu)成光敏電阻。G 光敏

5、電阻分類：本征半導體光敏電阻、雜質(zhì)型半導體光敏電阻。G 光敏電阻的相對光電導隨溫度升高而降低， 光電響應受溫度影響較大G 光敏電阻結(jié)構(gòu)設計的基本原則： 為了提高光 敏電阻的光電導靈敏度 Sg，要盡可能地縮短 光敏電阻兩電極間的距離 L 。G 光敏電阻的基本特性： 光電特性， 時間響應，帶寬度 ,雜質(zhì)電離能 ,材料摻雜比與摻雜濃度等G 光敏電阻的設計的三種基本結(jié)構(gòu)： 梳狀， 蛇 形，刻線結(jié)構(gòu)。G 光敏電阻電流與光照強度的曲線： 當照度很 低時， 曲線近似為線形， 照度升高， 曲線近似 為拋物線形。G 光生伏特器件： 利用光生伏特效應制造的光 電器件。G 光敏二極管的光譜響應： 以等功率的不同單

6、色輻射波長的光作用于光敏二極管上時， 其響 應程度或電流靈敏度與波長的關(guān)系。G 光電位置敏感器件 (PSD) ： 是基 于光生伏特 器件的橫向光電效應的器件， 是一種對入射到 光敏面上的光斑位置敏感的光電器件。主要特性 ：位置檢測特性。 近似于線性， 但邊 緣部分線性較差。G 光電倍增管： 是一種真空光電發(fā)射器件， 主 要由入射窗， 光電陰極， 電子光學系統(tǒng)， 倍增 極和陽極等部分構(gòu)成。 具有靈敏度高和響應速 度快等特點， 使它在光譜探測和極微弱快速光 信息的探測方面成為首選。G 光電倍增管的量子效率、 光譜響應這兩個參 數(shù)主要取決于光電陰極材料。G 光敏晶體管工作原理 :光電轉(zhuǎn)換 ,光電流放

7、大 G 光耦合器件： 將發(fā)光器與光電接收器件組合 成一體，制成的具有信號傳輸功能的器件。G 光譜分布的兩個主要參量： 峰值波長和發(fā)光 強度的半寬度。G 光電檢測電路： 由光電器件、 輸入電路和前 置放大器等組成。G 光電效應： 因光照而引起物體電學特性的改 變的現(xiàn)象精品文檔精品文檔G 光電耦合器件：可以實現(xiàn)前后級電路隔離 的較為有效的器件。J 激光產(chǎn)生的基本條件： 受激輻射， 粒子數(shù)反 轉(zhuǎn)和共振腔J 交替變化的光信號， 必須使所選器件的上限 截止頻率大于輸入信號的頻率才能測出輸入 信號的變化。M 莫爾條紋： 當兩塊光柵以微小傾角重疊時， 在與刻線大致垂直的方向上。 將看到明暗相間 的粗條紋。

8、特點 ： 1.位移放大作用。 2.誤差平 均效應。 3.輸出信號與光柵位移相對應。 4.實 現(xiàn)自動控制、自動測量。N 能量最高的是價電子填滿的能帶 ,稱為價帶 . 價帶以上的能帶基本上是空的 ,其中最低的帶 稱為導帶 .價帶與導帶之間的區(qū)域則稱為禁帶 P PN 結(jié)： PN 結(jié)是將 P 型雜質(zhì)和 N 型雜質(zhì)分 別對半導體摻雜而成的。一般把 P 型區(qū)和 N 型區(qū)之間的過度區(qū)域稱為 PN 結(jié)。R 熱輻射探測器件： 基于光輻射與物質(zhì)相互作 用的熱效應制成的器件。R 熱敏電阻： 吸收入射輻射后引起升溫而使電 阻值改變， 導致負載電阻兩端電壓的變化， 并 給出電信號的元件。 基本原理 ：半導體對光 的晶格

9、吸收和激子吸收， 不產(chǎn)生載流子， 而在 不同程度上轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，引起晶格震動加劇?使器件溫度上升，即器件的阻值發(fā)生變化。結(jié)構(gòu) ：由熱敏材料制成的厚度為 0.01mm 左右 的薄皮電阻粘合在導熱能力高的絕緣墊襯底 上，電阻體兩端蒸發(fā)金屬電極以便與外電路連 接，再把襯底與一個熱容很大、 導熱性能良好 的金屬連接，構(gòu)成熱敏電阻。R 熱電偶：是利用物質(zhì)溫差產(chǎn)生電動勢的效應 探測入射輻射的。R 熱釋電器件： 是一種利用熱釋電效應制成的 熱探測器件。W 溫差 （ 澤貝克 ） 熱電效應：兩種金屬材料 A 和 B 組成一個回路時，若兩金屬連接點的溫 度存在著差異，則在回路中會有電流產(chǎn)生。X 雪崩效應： 在光敏

10、二極管 PN 結(jié)上， 加相當 大略低于擊穿電壓的反向偏壓， 在結(jié)區(qū)將產(chǎn)生 一個很高的電場， 使載流子雪崩倍增， 輸出電 流迅速增加。X 陷阱效應： 雜質(zhì)能積累非平衡載流子的作用 Z 只有本征吸收和雜質(zhì)吸收能夠直接產(chǎn)生非 平衡載流子，引起光電效應Z 載流子的運動形式：擴散運動和漂移運動。 擴散運動：載流子由熱運動造成的從高濃度處 向低濃度的遷移運動。漂移運動 :除了熱運動以外獲得的附加運動。 Z 雜質(zhì)吸收： N 型半導體和 P 型半導體吸收足 夠能量的光子，產(chǎn)生電離的過程。B 半導體光電導效應與入射輻射通量的關(guān)系： 在弱輻射作用的情況下是線性的， 隨著輻射增 強，線性關(guān)系變差， 當輻射很強時，

11、變?yōu)閽佄?線關(guān)系。C MOS 與 CCD 比較：1.結(jié)構(gòu)和工作原理： CCD 產(chǎn)生圖低噪聲， 高性能， 但結(jié)構(gòu)復雜， 耗電量 大，成本高。 CMOS 通過 X-Y 尋址技術(shù)直接 從開關(guān)陣列中直接輸出，比 CCD 快，方便 2. 制造： CCD 要求嚴格， CMOS 制造簡單 3.性 能： CMOS 較 CCD 信號讀取方式簡單，速度 快耗電低，但成像質(zhì)量和靈敏度 CCD 要優(yōu)于 CMOS。D 電子運動的三個重要特點： 1. 電子繞核運動 2.由于微觀粒子具有粒子與波動的兩重性，所以電子沒有完全確定的軌道3.在一個原子或由原子組成的系統(tǒng)中， 不能有兩個電子同屬一 個量子態(tài)。F 發(fā)光二極管的發(fā)光機

12、理： 是一種注入式電致 發(fā)光器件 ,它由 P 型和 N 型半導體組合而成 , 其發(fā)光機理常分為 PN 結(jié)注入發(fā)光與異質(zhì)注入 發(fā)光兩種。 PN 結(jié)注入發(fā)光 :PN 結(jié)處于平衡狀 態(tài)時 ,存在一定的勢壘區(qū)。當加正偏壓時， PN 結(jié)區(qū)勢壘降低， 從擴散區(qū)注入的大量非平衡載 流子不斷地復合發(fā)光，并主要發(fā)生在P 區(qū)。G 光電檢測系統(tǒng)的組成及各部分作用： 包括輻 射源：將電能轉(zhuǎn)換成為光能， 得到符合后面光 學系統(tǒng)要求的波段范圍和光強度；光學系統(tǒng)： 將輻射源發(fā)出的光進行光學色散、幾何成像、 分束和改變輻射流的傳送方向； 光電系統(tǒng)： 將 光信號轉(zhuǎn)換成電信號的系統(tǒng)； 電子學系統(tǒng)： 對 光電系統(tǒng)傳輸過來的電信號進

13、行放大； 計算機 系統(tǒng)： 包括自動控制、 數(shù)據(jù)處理、 顯示輸出等G 光生伏特效應與光電導效應的區(qū)別和聯(lián)系： 同屬于內(nèi)光電效應。 區(qū)別： 光生伏特效應是少 數(shù)載流子導電， 而光電效應是多數(shù)載流子導電 的光電效應。G 光磁電效應： 半導體外加磁場， 磁場方向與 光照方向垂直， 當半導體受光照射產(chǎn)生丹倍效 應時，由于電子和空穴在磁場中運動會受到洛 倫茲力的作用，使它們的運動軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 空穴向半導體的上方偏轉(zhuǎn)， 電子偏向下方。 結(jié) 果在垂直于光照方向與磁場方向的半導體上、 下表面產(chǎn)生伏特電壓，稱光磁電場。G 光敏電阻的基本原理： 當光敏電阻的兩端加 上適當?shù)碾妷汉蟊阌须娏髁鬟^， 可用電流表檢 測該

14、電流。改變照射到光敏電阻上的光度量， 發(fā)現(xiàn)流過光敏電阻的電流發(fā)生變化， 說明光敏精品文檔精品文檔電阻的阻值隨照度變化。G 光敏二極管與光電池的異同：相同：都是 光生伏特效應器件。 不同：截面積比光電池小， 輸出電流普遍比光電池?。浑娮杪时裙怆姵?高；制作襯底材料摻雜濃度比光電池低； 光敏 二極管在反向偏置電壓下工作而光電池多工 作在零偏。G 光電位置敏感器件 (PSD) 工作原理：當光束 入射到 PSD 器件光敏層上距中心點的距離為 Xa 時，在入射位置上產(chǎn)生于入射輻射成正比 的信號電荷，此電荷形成的光電流通過 P 型 層電阻分別由電極 1 與 2 輸出。設 P 型層的 電阻是均勻的，兩電極間

15、的距離是2L，流過兩電極的電流分別為 I1 和 I2 ，則流過 N 型層 上電極的電流為 I0=I1+I2 ，若以 PSD 器件的 幾何中心點 O 為原點，光斑中心 A 距原點 O 的 距 離 為 Xa ， 則 I1=I0(L-Xa)/2L) ， I2=I0(L-Xa)/2L) ， Xa=(I2-I1)/(I2+I1)L 。G 光電倍增管的基本特性： 1.靈敏度 ( 陰極靈 敏度、陽極靈敏度 )2.電流放大倍數(shù) (增益 )3.暗 電流 (影響因素 :歐姆漏電 ;熱發(fā)射 ; 殘余氣體放 電; 場致發(fā)射 ;玻璃殼放電和玻璃熒光 )4.噪聲G 光耦合器件的特點： 1 具有電隔離功能 2 信 號傳輸方

16、式：單向性 3 具有抗干擾和噪聲的能 力 4 響應速度快 5 實用性強 6 既具有耦合特性 又具有隔離特性。應用 ：1.電平轉(zhuǎn)換 2.邏輯門電路 3.隔離方面的 應用 4.晶閘管控制電路G 光電檢測器件與熱電檢測器件區(qū)別： 1. 熱電 檢測器件： 常用熱釋電探測器、 熱敏電阻、 熱 電偶、熱電堆。響應波長無選擇性，響應慢。 2.光電檢測器件：常用 PMT 、光電池、光敏 二極管。響應波長有選擇性，存在截止波長， 超過無光譜響應，響應快。G 光學調(diào)制(調(diào)制盤)的作用： 1. 避免了直流 放大器零點漂移的缺點。 2.過濾背景。 3.消除 探測器和前置放大器的低頻噪聲。 4.可以判別 輻射信號的幅值

17、和相位。 類型 ：幅度調(diào)制盤、 相位調(diào)制盤、頻率調(diào)制盤。G 光電導是什么，為什么產(chǎn)生光電導，從半 導體理論：光電導效應可分為本征光電導效應 和雜質(zhì)光電導效應兩種。 本征半導體或雜質(zhì)半 導體價帶中的電子吸收光子能量躍入導帶， 產(chǎn) 生本征吸收， 導帶中產(chǎn)生光生自由電子， 價帶 中產(chǎn)生光生自由空穴。 光生電子與空穴使半導 體的電導率發(fā)生變化。 這種在光的作用下由本 征吸收引起的半導體電導率發(fā)生變化的現(xiàn)象， 稱為本征光電導效應。G 在微弱輻射作用下， 光電導材料的光電靈敏 度有什么特點？為什么要把光敏電阻制成蛇 形：在微弱輻射下， 光電導材料的光電靈敏度 是定值， 光電流與入射光通量成正比， 即保持

18、線性關(guān)系。因為產(chǎn)生好增益系數(shù)的光敏電阻間 距需很小，同時光敏電阻集光面積如果太小就 不實用， 因此制成蛇形， 既增大了受光面積有 減小了極間距。J 絕緣體、導體、半導體的能帶情況：一般， 絕緣體的禁帶比較寬，半導體與絕緣體相似， 但其禁帶比較窄。 而導體分兩種， 一種是它的 價帶沒有被電子填滿， 即最高能量電子只能填 充價帶的下半部分， 上半部分空著； 一種是它 的價帶與導帶相重疊。N 內(nèi)光電效應： 被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子仍在 物質(zhì)內(nèi)部運動， 使物質(zhì)的電導率發(fā)生變化或產(chǎn) 生光生電動勢的現(xiàn)象P PIN 型光電二極管的構(gòu)成及 I 層作用：在高 摻雜 P 型和 N 型半導體之間生成一層本征半 導體材料或低摻雜半導體材料。 作用：展寬光 電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)域， 提高了量子效率與靈 敏度；提高擊穿電壓， 即可承受較高的反向偏 壓，使線性輸出范圍變寬， 而且減少了串聯(lián)電 阻和時間常數(shù)； 提高響應速度； 提高頻率響應 R 熱電偶的工作原理： 是利用物質(zhì)溫差產(chǎn)生電 動勢的效應探測入射輻射的。X 雪崩二極管與 PIN 型光敏二極管和普通二 極管的異同： 三者都是基于 PN 結(jié)的結(jié)型光電 探測器，工作在伏安特性曲線的第三象限。PIN 型光電二極管響應頻率高，響應速度快， 供電電