光電檢測填空題庫

1、1一般電子檢測系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理器和輸出環(huán)節(jié)組成。2光電三極管有 2個PN結(jié)，其中起光電變換作用的是集電結(jié)。3根據(jù)光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電轉(zhuǎn)換器件放置位置的不同，光電傳感器可分為：直射型、_反 射型和輻射型。4.光電檢測器輸出與輸入輻射功率的比稱為響應(yīng)度。5達(dá)到內(nèi)部動態(tài)平衡的半導(dǎo)體 PN結(jié)，在光照的作用下，在 PN結(jié)的兩端產(chǎn)生電動勢，稱 為光生電動勢 。6.入射光輻射到檢測器后或入射光被遮斷后， 光電檢測器件輸出上升到穩(wěn)定值或下降到照 射前的值所需要的時間稱為響應(yīng)時間。7光電耦合器由發(fā)光器件和受光器件封裝在一個組件內(nèi)構(gòu)成。8負(fù)載電阻上的信號功率與噪聲功率比稱為信噪比。9 光電池按用途可分為：太

2、陽能光電池和測量用光電池。10. 光電池的輸出電壓與輸入輻射照度成 對數(shù)關(guān)系。11. 光電池的輸出端短路電流與光照度成 線性關(guān)系，這關(guān)系常用于光電池 檢測12. PIN管是光電二極管中的一種，在 P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對）很厚 的 本征 半導(dǎo)體。13光電倍增管是建立在 光電子發(fā)射效應(yīng)、 發(fā)射效應(yīng)和電子光學(xué)理論的基礎(chǔ)上，能夠?qū)⑽⑷豕庑盘栟D(zhuǎn)換成光電子并獲得倍增效應(yīng)的真空光電發(fā)射器 件。14發(fā)光二極管是少數(shù)載流子在PN結(jié)區(qū)的注入與復(fù)合而產(chǎn)生發(fā)光的一種半導(dǎo)體光源，也稱 作 發(fā)光光源。15.相干計量、全息照相、全息存儲等就利用了激光 相干性好的特點(diǎn)。16噪聲系數(shù)是描述放大器或其它電路的噪

3、聲性能，噪聲系數(shù)F的定義為放大器總的輸出噪聲功率與源電阻在放大器輸出端的噪聲功率之比。17要使前置放大器獲得最佳噪聲性能，必須滿足噪聲匹配條件，即要求信號源阻抗等于最佳源阻抗。此時放大器的噪聲系數(shù)最小。18光檢測器的平方律特性：光電流正比于光電場振幅的平方，電輸出功率正比于入射光功率的平方。19直接檢測系統(tǒng)的輸出信噪比是輸入信噪比的平方，所以它不適用于輸入信噪比小于1或微弱光信號的檢測。20 脈沖激光測距儀由 脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、控制電路、時鐘脈沖振蕩器以及 計數(shù)顯示電路等組成。21 當(dāng)不考慮檢測器本身噪聲影響，只包含輸入背景噪聲的情況下，外差檢測器的輸入信噪比等于輸出信噪比。22.

4、光纖纖芯的折射率為nl,包層的折射率為n2,則n1大于 n2 （大于、等于或小于）。23. 偏振調(diào)制利用了 普克爾效應(yīng)、法拉第磁光效應(yīng)和光彈效應(yīng)等物理效應(yīng)。24. 若要使光電檢測系統(tǒng)不受光源的影響，應(yīng)采用浮動閾值二值化處理電路。25. 光電檢測系統(tǒng)一般分為主動式和被動式。無自身光源，其光熱射發(fā)射來自被測物體的是 被動 式。26. 受被測物理量控制的光通量，經(jīng)光電接收器轉(zhuǎn)換后由檢測機(jī)構(gòu)可直接得到所求被測物理量，這種測量方法是直接作用法。27. 光電效應(yīng)包括： 夕卜光電效應(yīng) 和內(nèi)光電效應(yīng)。28. 光伏效應(yīng)與光照相聯(lián)系的是少數(shù)載流子的行為，其壽命通常很短。所以以光伏效應(yīng)為基礎(chǔ)的檢測器件比以光電導(dǎo)效應(yīng)

5、為基礎(chǔ)的檢測器件有更快的響應(yīng)速度。29. 光電檢測器輸出與輸入輻射功率的比稱為響應(yīng)度。光電檢測器件輸出的電流或電壓與入射光通量之比稱為光譜響應(yīng)度。30. 熱噪聲是由載流子無規(guī)則的熱運(yùn)動造成的。31 散粒噪聲是穿越勢壘的載流子的 隨機(jī)漲落所造成的噪聲。32 光敏電阻工作電流大，可達(dá) 數(shù)毫安級別。33.光敏電阻靈敏度高，光電增益可以大于 1。34光敏電阻的時間常數(shù)較大，所以其上限頻率低 （高或低）。35. 在最佳負(fù)載時，光電池能輸出最大輸出功率。36. PIN管的本征層電阻很大，管子的輸出電流小，一般多為零點(diǎn)幾微安到數(shù)微安 量級。37對于PIN管，由耗盡層寬度與外加電壓的關(guān)系可知，增加反向偏壓會使

6、耗盡層寬度 增加，且集中在本征層，從而結(jié)電容要進(jìn)一步減小，使頻帶寬度變寬。38. 發(fā)光二極管可分為：頂發(fā)光型LED和側(cè)面發(fā)光型LED。39. 光電耦合器由發(fā)光器件和受光器件封裝在一個組件內(nèi)構(gòu)成；40. 圖解法適用于大信號狀態(tài)下的電路分析，在大信號狀態(tài)下，可定性地輸出信號的波形畸變。41. 一般光電檢測器件中主要的噪聲是熱噪聲和散粒噪聲。42. 熱噪聲存在于任何電阻中，與溫度成正（正或反）比，與頻率無關(guān)，說明熱噪聲是由各種頻率分量組成，可稱為白噪聲。43. 直接檢測系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計時，在檢測到信號的基礎(chǔ)上盡可能減小系統(tǒng)視場44. 計量光柵可分為透射式光柵和反射式光柵兩大類，均由光源、光柵副、 光敏

7、元件三大部分組成。頻率和45. 光外差檢測的光探測器的輸出包含有信號光的全部信息：振幅、 相位等。46. 光的調(diào)制方式有多種，利用被測對象的變化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等參數(shù)的變化，而導(dǎo)致光強(qiáng)度發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)敏感測量的， 是利用了光的強(qiáng)度 調(diào)制方式。47 .將光電信號轉(zhuǎn)換成0 , 1數(shù)字量的過程稱為光電信號的二值化處理。48. 光纖按其折射率的分布情況，可以將光纖劃分為階躍型和梯度型兩種。49. 光接收機(jī)有兩種類型，一種是功率檢測接收機(jī)，另外一種是外差接收機(jī)。50. 通過各種光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)，將被測量轉(zhuǎn)換為光參量的過程稱為 光學(xué)變 換。光信息經(jīng)由各種光電器件，如光電熱敏器件等，實(shí)現(xiàn)由

8、光向電的轉(zhuǎn) 換，稱為 光電轉(zhuǎn)換 。51. 根據(jù)檢測原理，光電檢測的基本方法可分為：直接作用法、差動測量法、補(bǔ)償測量 法和脈沖測量法52. 光照射的物質(zhì)電導(dǎo)率發(fā)生改變，光照變化引起材料電導(dǎo)率變化，這種效應(yīng)稱為電導(dǎo)效應(yīng)。53. 光熱效應(yīng)可分為：熱釋電效應(yīng)、 輻射熱計效應(yīng)及溫差電效應(yīng)。54. 光敏電阻強(qiáng)光下光電線性度較差，弛豫時間過長，頻率特性差。55. 依據(jù)噪聲產(chǎn)生的物理原因，光電探測器的噪聲可大致分為散粒噪聲、 熱噪聲_和低頻噪聲三類。56. 光電池是一種利用光生伏特效應(yīng)制成的不需加偏壓就能將光能轉(zhuǎn)化成電能的光電器件。57. 光敏電阻的光電導(dǎo)率隨溫度升高而下降。58. PIN管的PN結(jié)內(nèi)電場基本

9、上全集中于本征層中，從而使 PN結(jié)雙電層的間距加寬，結(jié)電 容變 小。時間常數(shù)變小，頻帶變寬。59. 雪崩光電二極管是利用PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來工作的一種二極管。60. 光電三極管正常運(yùn)用時，集電極加正電壓。因此，集電結(jié)為反 偏置，發(fā)射結(jié)為 正偏置。61. 激光定位、導(dǎo)向、測距等利用了激光方向性好的特點(diǎn)62. 光耦合器件有透光型與反射型兩種。63. 溫度一定時，熱噪聲只與電阻和通頻帶有關(guān)，因此熱噪聲又稱電阻噪聲或白噪聲。64 .低噪聲前置放大器的任務(wù)：放大光電檢測器件所輸出的微弱電信號、匹配后置處理電路與檢測器件之間的阻抗 。65. 按光纖傳輸模式數(shù)戈y分：單模光纖和光纖。66.

10、光的調(diào)制方式有多種，偏振調(diào)制是利用光偏振態(tài)的變化來傳遞被測對象的信息。67. 利用被測對象對敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或傳播常數(shù)發(fā)生變化，而導(dǎo)致光的相位變化，這種調(diào)制是相位調(diào)制。名詞解釋1. 差動測量法：利用被測量與某一標(biāo)準(zhǔn)量相比較，所得差或數(shù)值比可反應(yīng)被測量的大小。2. 光伏效應(yīng)：達(dá)到內(nèi)部動態(tài)平衡的半導(dǎo)體 PN結(jié)，在光照的作用下，在 PN結(jié)的兩端產(chǎn)生 電動勢，稱為光生電動勢。這就是光生伏特效應(yīng)。也稱光伏效應(yīng)。3熱噪聲：由于載流子無規(guī)則熱運(yùn)動產(chǎn)生的噪聲，所以稱之為熱噪聲。4.光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受光照后，內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，使半導(dǎo)體中載流子數(shù)顯著增加而電阻減少的現(xiàn)象5 .法拉第磁光效應(yīng)：

11、平面偏振光通過帶磁性的物體時，其偏振光面將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。6. 光電檢測技術(shù)：是利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測。它將被測量的量轉(zhuǎn)換成光通量，再轉(zhuǎn)換成電量，并綜合利用信息傳送和處理技術(shù)，完成在線和自動測量7. 響應(yīng)時間T：描述光電檢測器對入射輻射響應(yīng)快慢的一個參數(shù)。8 光熱效應(yīng)：材料受光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動加劇，溫度升高，材料的 性質(zhì)發(fā)生變化.9. 噪聲系數(shù)：放大器總的輸入噪聲功率與源電阻在放大器輸入端的噪聲功率之比。10. 光彈效應(yīng)：在垂直于光波傳播方向上施加應(yīng)力，被施加應(yīng)力的材料將會使光產(chǎn)生雙折 射現(xiàn)象，其折射率的變化與應(yīng)力有關(guān)。這種應(yīng)力雙折射現(xiàn)象稱為光彈效應(yīng)。11. 補(bǔ)償測量法：是用

12、光或電的方法補(bǔ)償由被測量變化而引起的光通量變化，補(bǔ)償器的可動元件連接讀數(shù)裝置指示出補(bǔ)償量值，其大小反應(yīng)被測量變化大小。12. 光電效應(yīng)：照射到物體表面上使物體發(fā)射電子、 或?qū)щ娐拾l(fā)生變化、或產(chǎn)生光電動勢等, 這種因光照而引起物體電學(xué)特性發(fā)生改變統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。13. 溫差電效應(yīng)：由兩種材料制成的結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)溫差而在兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生電動勢，回路中產(chǎn)生 電流。14 .光纖的色散：不同成分的光傳輸群速度不同引起的脈沖展寬的物理效應(yīng)。15.普克爾Pockels效應(yīng)（電光效應(yīng)）：壓電晶體受光照射，并在與光照正交的方向上加以高 壓電場時，晶體將呈現(xiàn)雙折射現(xiàn)象，稱之為普克爾效應(yīng)。問答題1.簡述光電二極管與光電池的結(jié)

13、構(gòu)和特性異同2 在微弱輻射作用下，光電導(dǎo)材料的光電靈敏度有什么特點(diǎn)，？為什么要把光敏電阻制造 成蛇形？在微弱輻射下，光電導(dǎo)材料的光電靈敏度是定值，光電流與入射光通量成正比，即保持線性關(guān)系。因?yàn)楫a(chǎn)生高增益系數(shù)的光敏電阻電極間距需很?。?小），？同時光敏電阻集光面積如果太小而不實(shí)用，因此把光敏電阻制造成蛇形，既增大了受光面積，又減小了 極間距。？3. 說出PIN管、雪崩光電二極管的工作原理和各自特點(diǎn)，為什么PIN管的頻率特性比普通光電二極管好？一）PIN光電二極管？工作原理：PIN光電二極管是一種快速光電二極管，PIN光電二極管在摻雜濃度很高的P 型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著一層較厚的高阻本征半

14、導(dǎo)體I，其基本原理與光電二極管相同。但由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，PIN光電二極管具有其獨(dú)特的特性。特點(diǎn)：結(jié)電容小，頻率相應(yīng)高。最大特點(diǎn)是頻帶；可承受較高的反向電壓，線性輸出 范圍寬；量子效率較高；不足是輸出電流很小，約在微安量級。二）雪崩光電二極管（APD）?（1）結(jié)構(gòu)原理：雪崩光電二極管是利用 PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來工作的，其工作原理如下圖所示。雪崩光電二極管工作電壓很高，約為100200V,接近反向擊穿 電壓。結(jié)區(qū)內(nèi)電場極強(qiáng)，光生載流子在這種電場中的得到了極大的加速，同時與晶格原子 發(fā)生碰撞產(chǎn)生電離，產(chǎn)生更多的電子空穴對。新生的電子空穴對在強(qiáng)電場作用下重復(fù)這一 過程，形成結(jié)電流的雪崩效

15、應(yīng)。工作特點(diǎn)：靈敏度高；電流增益大，可達(dá)？?;響應(yīng)速度特別快，硅和鍺雪崩光電二極管帶寬可達(dá)100GHz。?PIN光電二極管頻率特性比普通光電二極管好的原因：PIN光電二極管PN結(jié)間距離大，結(jié)電容很小。由于工作在反偏狀態(tài)，隨著反偏電壓增大，結(jié)電容變得更小，從而提高了 PIN 光電二極管的頻率響應(yīng)。4. 為什么說光電池的頻率特性不是很好 ？(1)光電池的光敏面做的較大，因而極間電容較大(2)光電池工作在第四象限，有較小的正偏電壓存在，光電池內(nèi)阻值低，且隨入射光功率變差。因此光電池頻率特性不好。5. 簡述光電檢測器件和熱電檢測器件原理、性能和及應(yīng)用等方面的差異。6. 光電倍增管的供電電路分為負(fù)高壓供

16、電與正高壓供電，試說明這兩種供電電路的特點(diǎn)， 舉例說明它們分別適用于哪種情況？7. 在微弱輻射作用下，光電導(dǎo)材料的光電靈敏度有什么特點(diǎn)，？為什么要把光敏電阻制造成蛇形？8. 為什么結(jié)型光電器件在正向偏置時，沒有明顯的光電效應(yīng)？它必須在那種偏置狀態(tài)？為 什么?因?yàn)閜-n結(jié)在外加正向偏壓時，即使沒有光照，電流也隨著電壓指數(shù)級在增加，所以有光 照時，光電效應(yīng)不明顯。p-n結(jié)必須在反向偏壓的狀態(tài)下，有明顯的光電效應(yīng)產(chǎn)生，這是因?yàn)閜-n結(jié)在反偏電壓下產(chǎn)生的電流要飽和，所以光照增加時，得到的光生電流就會明顯增加。9. 簡述光電池、光電二極管的工作原理及區(qū)別？光電池和光電二極管都是基于光伏特效應(yīng)的原理進(jìn)行工作，只不過光電池可以工作在零偏狀態(tài)下，是光伏工作模式，器件內(nèi)阻遠(yuǎn)低于負(fù)載電阻，相當(dāng)于一個恒壓源；而光電二極管必須在 反偏電壓下才能工作，是光電導(dǎo)工作模式，器件內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻，此時器件相當(dāng)于一個恒 流源10. 什么是光纖的損耗？簡述造成光纖損耗的原因。11. 光熱效應(yīng)的特點(diǎn)有哪些？探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的變化， 而是把吸收的光能轉(zhuǎn)化為 晶格的熱運(yùn)動能量，引起探測元件溫度上升，溫度上升是探測元件的電學(xué)性質(zhì)或其他物理性 質(zhì)發(fā)生變化。光熱效應(yīng)對光波頻率