光电检测技术期末考试题库试卷四参考答案

光电检测技术期末考试题库试卷四参考答案
一单项选择题（每小题2分,共40分）
1．PN结光生伏特效应( A ).
A. 空穴集中的P区结表面； B . 空穴集中的N区；
C. 空穴集中的P区外表面；
D. 空穴集中的N区外表面.
2．基尔霍夫定律为（ D ）。

A. σT 4
B. σT2
C. Tλm＝B
D. α(λ,T)= ε(λ,T)
3．辐射量是光度度量的（ D ）倍．
A.683
B. V（λ）
C.683V（λ） D . 1/683 V（λ）
4. 太阳光经过大气，其中100nm～200nm的光被（ A ）吸收.
A．氧分子B．臭氧C．二氧化碳D．氮原子
5．下列光源中，最佳的彩色摄影用光源是（ A ）．A．白炽灯B．钠灯C．高压汞灯D．汞氙灯
6. 氙灯是一种( A ).
A.气体光源
B. 热光源
C. 冷光源
D. 激光光源
7. 充气白炽灯主要充入（ B ）.
A. 氢气
B. 氯化碘
C. 氖气
D. 氪气
8．某一干涉测振仪的最高频率为20 MHz，选用探测器的时间常数应小于多少？( A ).
A. 8×10-9s
B. 6×10-8s
C. 3×10-7s
D. 4×10-5s 9．光电池电流滞后于光照，属于光电池的( A )特性：
A. 频率;
B. 伏安;
C. 光谱;
D. 温度．
10．发光二极管的工作条件是( B ).
A．加热 B. 加正向偏置 C. 加反向偏置D. 加光照
11．EBCCD表示的是（ C ）CCD．
A. 增强型;
B. 时间延迟型;
C. 电子轰击模式;
D. 红外．
12. Ag－O－Cs 材料，主要用于( A )变像管光阴极．
A. 红外
B. 紫外
C. 可见
D. X射线
13. 辐通量相同时，光通量较大的光的波长是（ A ）nm．
A.555
B.590
C.620
D.780
14. ZnS的发光是( D ) :
A. 自发辐射
B.受激辐射
C. 热辐射
D.电致发光
15．半导体中受主能级的位置位于（ A ）.
A. 禁带低
B. 禁带顶
C. 导带顶
D. 价带低
16．下面哪个不属于摄像管的功能( D ).
A. 光电变换
B. 电荷积累
C. 扫描输出
D. 信号变换17．波长为40μm的波属于（ B ）．
A. 中红外线
B. 太赫兹波
C. 可见光
D. 无线电波
18．结型光电器件与三极管连接，保证放大，要接在( A ).
A.基射极间正偏
B. 基集极间正偏
C. 基射极间反偏
D. 基集极间正偏19．属于激光光放大的器件是（ A ）.
A. LD
B. LED
C. CCD
D. PMT
20．目前最好反隐身战术主要通过( B )来实现.
A．红外技术B．微波技术
C．THz技术D．微光技术
二、多项选择题（每题2分，共10分）
1．结型红外探测器件种类有（ABCDE ）。

A. 同质结
B. 异质结
C. 肖特基结
D. 雪崩管
E. 量子阱
2. 属于非相干光源的是（ABD ）.
A.气体放电灯
B. 黑体辐射器
C. 固体激光器
D. 发光二极管
E. 气体激光器
3．光电倍增管的主要参数有（ABCDE ）。

A. 阴极灵敏度
B.阳极灵敏度
C.暗电流
D. 放大倍数
E.线性
4. 光电传感器使用的光电元件有（ ABCDE ）.
A.光电导体
B.光电倍增管
C. 光电晶体管
D. 肖特基光电二极管
E. 光电耦合器件
5. 热敏电阻的种类包括（ ABC ）.
A. PTC
B. NTC
C. CTC
D. ZTC
E. ETC
三.填空题 (每空1分,共10分)
1．吸收比小于1，且对各种光的吸收都相同的物体称为
灰体 .
2．ΦI S a
a 称为光电倍增管的 阳极灵敏度 。

3．人眼的暗视觉完全由 杆 状细胞起作用。

4．输入脉冲在光纤中，由于光波的群速度不同而出现
的脉冲展宽现象，称为 色散 ．
5．FITCCD 指的是帧行间转移型CCD.．
6．真空能级E 0和导带底能级E c 之差称为电子亲和势．
7. 温度升高时，半导体热敏电阻的阻值 减少 ．金属电
阻值 增加 .
8. 按照光纤在检测系统中所起的作用分类，光纤传感器
包括 功能型 传感器和 非功能型 传感器
四.简答计算题 (共40分)
1.什么叫光伏效应？(5分)
半导体受光照，产生电子－空穴对，在结电场作用下，空穴流向P区，电子流向N区，在结区两边产生势垒的效应。

2.光敏电阻与结型光电器件有什么区别？（10）
（1）产生光电变换的部位不同。

光敏电阻不管哪一部分受光，受光部分的电导率就增大；而结型器件，只有照射到PN结区或结区附近的光才能产生光电效应，光在其他部位产生的非平衡载流子，大部分在扩散中被复合掉，只有少部分通过结区，但又被结电场所分离，因此对光电流基本上没有贡献。

（2）光敏电阻没有极性，工作时可任意外加电压；而结型光电器件有确定的正负极性，但在没有外加电压下也可以把光信号转换成电信号。

（3）光敏电阻的光电导效应主要依赖于非平衡载流子的产生与复合运动，时间常数较大，频率响应较差；结型器件的光电效应主要依赖于结区非平衡载流子中部分载流子的漂移运动，电场主要加在结区，弛豫过程的时间常数（可用结电容和电阻之积表示）相应较小，因此响应速度较快。

（4）光敏电阻内增益大。

有些结型光电器件，如光电三极管、雪崩光电二极管等有较大的内增益作用，因此灵敏度较高，也可以通过较大的电流。

光电导器件（光敏电阻）和结型器件相比各有优缺点，
因此应用于不同场合。

3.负电子亲合势光电阴极的能带结构如何？它具有哪些特点？（10分）
答：真空能级降到导带之下；量子效率高、光谱响应率均匀，且光谱响应延伸到红外、热电子发射小、光电子的能量集中。

4.已知 CdS光敏电阻的最大功耗为 40 mw，光电导灵敏度S g=0.5 × 10-6s／lx，暗电导g0=0，若给 CdS光敏电阻加偏置电压20 V，此时入射到 CdS光敏电阻上的极限照度为多少勒克司？
解: 已知 W＝40mW S g=0.5 × 10-6s／lx; 暗电导g0=0 V＝20V 求E＝？
因光敏电阻的阻值不随外电压变化，仅取决于光能量。

暗电导可忽略
1）W＝IU I=W/U又因为I＝gU g= I/U=W/U2 =（40×10－3）/202＝10-4（S）
2）又因为S g＝g/E E=g/S g=10-4/(0.5 × 10-6s/lx)=2×102(lx)
答：此时入射到 CdS光敏电阻上的极限照度为2×102勒克司。

一、填空题（每题1分，共20分）
1、半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可
以产生光电效应。

2、多数光电导器件的特点是：在低强度光照下属于光电导，而在较强的光照下属于光电导。

3、光电倍增管的光谱响应曲线与光电阴极的光谱响应曲线相同，主要取决于材料的性质。

4、交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。

5、光电器件用于检测光信号的有无时，这时不考虑光电器件的线性，但要考虑其。

6、用于检测光信号的幅度大小时，必须选用、的器件。

7、载流子在半导体内的运动形式有、。

8、CCD的基本功能是和。

9、热释电器件对声频振动很敏感，因为热释电晶体材料同时又是，另外热释电器件使用时必须工作在以下。

10、本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。

11、为了取得很好的温度特性，光敏二极管应在较的负载下使用。

12、PMT光电器件在使用时主要考虑噪声。

二、判断题（每题1分，共20分）
1、半导体的能带和绝缘体相似，在理想的绝对零度下，价带被电子填满，导带空，但两者不同的是，半导体的禁带比较窄。

2、平衡状态下的ＰＮ结，结区中形成了由Ｎ区指向Ｐ区的内建电场，在ＰＮ结上加正向电压或光照时，结区会变窄。

3、热噪声和温度成正比，与频率无关，而散粒噪声则和频率有关。

4、锑铯（ＣｓＳｂ）阴极是红外段唯一可用的经典光电发射材料。

5、把光电池用作探测器时，通常以电流源形式使用。

6、热电偶是一种热敏器件，需加外电源使用且在热端装一块涂黑的金箔。

7、我国现行的电视制式是ＰＡＬ制式，另外其他国家还有ＮＴＳＣ和ＳＥＣＡＭ制式。

8、Ｎ型沟道ＣＣＤ的工作速度要高于Ｐ型沟道ＣＣＤ的工作速度，而埋沟ＣＣＤ的工作速度要高于表面沟道ＣＣＤ的工作速度。

9、通过光由被测对象反射的形式可以测量物体表面粗糙度、透明度和表面缺陷。

10、光敏三极管在低电压下，光电流与所加电压呈非线性关
系，因此光敏三极管必须加较高工作电压。

11、热电检测器件的温升正比于入射的功率。

12、PMT不仅可以在可见光区，在红外区和紫外区的光信号，也可以使用。

13、直线性光电导的弛豫与光强有关。

14、光电子的最大出射动能与入射光频率和光强有关。

15、光电池常采用开路电压输出方式用于线性检测。

16、辐射度参数适用于可见光谱区域，超过此谱区，辐射度参数没有任何意义。

17、光敏电阻制成蛇形是为了降低其弛豫时间。

18、光电倍增管比雪崩光敏二极管外形大，更适用于快速、精密微光测量的场合。

19、ICCD的功能是将二维光学图像信号转变为一维时序视频信号输出。

20、把强度低于视觉阈值的图像转为可以观察程度的为变像管。

三、名词解释（每题4分，共20分）
●光电检测技术
●辐照度
●PN结的单向导电特性
●丹倍效应
●热释电检测器件
四、简答题（每题6分，共30分）
（a）光电池和光敏二极管的异同点？
（b）PIN光敏二极管I层起到了什么作用？
（c）变像管和像增强管的原理和异同点？
（d）光电倍增管的供电电路中，电压不均匀分布时分压器是怎么设计的？
（e）CCD的工作原理（势阱、电荷注入、电荷耦合、电荷输出）。

8、分析设计题（共10分）
（1）试画出用TCD1206UD进行物体振动非接触测量的基本原理方框图
（2）若已知像素为2236，驱动频率为3MHZ，测量一个振动周期至少需要测7个点，问此时的CCD所能测试的最高振动频率为多少？。