光电习题

第一、二章
一、选择题
1.一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器是（）
A 人眼
B 光电倍增管
C 半导体光敏器件
2.明视觉可以分辨物体的（）
A 细节和颜色
B 明暗
C 层次
3.暗视觉可以分辨物体的（）
A 细节和颜色
B 明暗
C 层次
4.视力为1.0的人，一般可分辨的视角是（）
A 1’
B 1’’
C 0.1°
5.人眼感知灵敏度最高的颜色（）
A 红色
B 绿色
C 蓝色
6.波长在什么值处，即使波长相差不到1nm，人眼仍能发现颜色的差别（）
A 480nm
B 550nm
C 600nm
D 700nm
7.明视觉的视见函数的最大值出现在（）
A 550nm
B 555nm
C 560nm
8.暗视觉的视见函数的最导致出现在（）
A 550nm
B 600nm
C 700nm
9.可检测出物体的亮度等级和空间分布的光电器件是（）
A 光电检测器件
B 光电成像器件
C 光控制器件
10.光的直线传播概念能解释（），光的量子论能解释（）
A 光的干涉
B 光偏振
C 光衍射
D 光折射
11.辐照度与福出射度的单位（）
A 相同
B 不同
12.照度与光源至被照面的距离（）
A 有关
B 无关
13.人眼的明视觉最灵敏波长的光度参量对辐射度参量的转换常数为（），暗视觉情况下为（）
A 683lm/W
B 783lm/W
C 883lm/W
D 1120lm/W
E 1625lm/W
F 1725lm/W
G 1825lm/W
14.色温越高的辐射体，光照效能越（），光度量越（）
A 高
B 低
15.半导体的电阻温度系数一般为（），金属的一般为（）
A 正
B 负
16.原子中同属一个量子态的电子数量为（）
A 一个
B 两个
C 三个
D 四个
17.半导体主要靠空穴导电的是（），靠电子的是（）
A 本证半导体
B N型半导体
C P型半导体
18.费米能级一般在（）
A 导带
B 价带
C 禁带
19.热平衡时，电子占据某一能级的E的几率是（）
A 一定的
B 不一定的
20.热平衡时，本证半导体内部的两种载流子浓度的乘积比掺杂半导体中的（）
A 大
B 小
21.温度升高时，N型半导体中（），P型半导体中（）
A n=p
B n>p
C n<p
22.非平衡载流子的寿命越长，复合率（），非平衡载流子增加，复合率（）
A 越大
B 越小
C 不变
23.漂移电流的主要贡献是由（），扩散电流的主要贡献是由（）
A 多数载流子
B 少数载流子
24.电子的迁移率比空穴的迁移率（）
A 大
B 小
C 相同
25.杂质吸收的长波限比本证吸收的长波限（）
A 大
B 小
C 相同
26.激子吸收能否产生电流（）
A 能 B不能
27.PN结的电流随外加电压变化的关系为（），肖特基势垒的电流随外加电压的变化关系为（）
A 正比
B 反比
C 指数关系
28.注入接触的电流随外加电压变化的关系为（），欧姆接触的为（）
A 正比
B 反比
C 指数关系
29.光电导的灵敏度与非平衡载流子寿命的关系为（），与外加电压的关系为（），与载流子在两极间的渡越时间的关系为（），光电导的弛豫时间与非平衡载流子寿命的关系为（）
A 正比
B 反比
C 指数关系
30.线性光电导的弛豫时间与光强的关系为（），抛物线型的（）
A 线性
B 非线性
C 无关
31.在内建电场的作用下发生的光生伏特效应的半导体是（），产生丹倍效应的半导体是（）
A 均匀半导体
B 不均匀半导体
32.发射出光电子的最大动能与光强的关系（），与频率的关系（），与光电阴极的逸出功（）
A 有关
B 无关
33.发射出的光电子数与入射光的频率（），与光电阴极上的入射光强（）
二、问答题
1.什么是视见函数？
2.光的波长范围？可见光、紫外光和红外光的波长范围？
3.辐射度量和光度量的根本区别？
4.什么是辐射通量与光通量，各自的单位是什么？如何进行二者单位间的换算？
5.写出辐射通量、辐射照度、辐射亮度、辐射出射度、辐射强度的数学表达式及单位。

6.什么是余弦辐射体？
7.什么是电子公有化运动？
8.画出本证半导体、N型半导体、P型半导体的能带结构示意图。

9.费米能级的意义？
10.什么是禁带宽度？它表征什么物理意义？
11.复合中心与陷阱之间的区别？
12.半导体对光的吸收有哪几种？
13.什么是光电导效应？它的弛豫时间与非平衡载流子的寿命及光强有什么关系？
14.什么是光生伏特效应？有哪几种？都适用于什么检测场合？
15.什么是光电发射效应？它有哪几个过程？写出光电发射第一、第二定律的表达及意义。

三、计算题
1.0.5lm的光均匀的照射在面积为4cm2的光敏面上，照度为多少？
2.波长为632.8nm的He-Ne激光器发射出的光通量为5mW，若投射到屏幕上的光斑直径为0.1m，求光照度为多少？（632.8nm激光的视见函数值为0.265）
3.N型半导体的杂质电离能为0.045eV，求吸收长波限。

4.已知He-Ne激光器输出功率为4mW，试计算其发出的光通量。

（视见函数值0.24）
5.某半导体器件的长波限为13μm，试计算其杂质电离能？
第三章
一、选择题
1.光电探测器件的响应波长是否有选择性（）？热电探测器件的响应波长是否有选择性（）？
（1）有（2）没有
2.光电探测器件的响应速度（）？热电探测器件的响应速度（）？
（1）慢（2）快
3.下列噪声被称为红噪声的是（）？称为白噪声的是（）？
（1）热噪声（2）散粒噪声（3）1/f噪声
4.等效噪声输入ENI以流明没单位是与噪声等效输出功率NEP（）？ENI以瓦为单位时，与NEP（）？（1）等效（2）不等效
5.等效噪声输出功率NEP越（），探测率D（），噪声越小，器件性能越好？
（1）大（2）小
6.光敏电阻需要考虑的噪声主要是（）？光电倍增管需要主要考虑的噪声是（）？
（1）热噪声（2）散粒噪声（3）1/f噪声
7.减小光电倍增管暗电流的主要方法是（）
（1）合适的极间电压（2）减少热电子发射（3）在输出电路中加选频电路（4）在输出电路中加锁相放大器8.聚焦型光电倍增管和非聚焦型光电倍增管那种渡越时间的散差小？
（1）聚焦型（2）非聚焦型
9.PMT使用正高压馈电时（），使用负高压馈电时（）。

（1）暗电流小（2）暗电流大（3）噪声大（4）噪声小
10.PMT工作在低频下时，负载应（）；高频时，负载应（）？
（1）大些（2）小些
11.光敏电阻的材料一般（）
（1）禁带宽度大（2）禁带宽度小（3）P型半导体（4）N型半导体
12.光敏电阻的亮电流比光电流（），亮电导比光电导（）？
（1）大（2）小（3）一样
13.光敏电阻的时间常数（）
（1）大（2）小（3）一般
14.光敏电阻的频率特性（）
（1）好（2）差（3）一般
15.目前转换效率最高的光电池是（），用于制作曝光表和照度计的光电池是（）？
（1）硒光电池（2）硅光电池（3）硫化镉光电池
16.光电池的开路电压与入射光强度（），短路电流与入射光强度（）？
（1）成正比（2）成反比（3）对数成反比（4）对数成正比
17.光电池的开路电压与受光面积（），短路电流与受光面积（）？
（1）成正比（2）成反比（3）对数成反比（4）对数成正比
18.光电池的输出电压随负载的增加（），输出电流随负载的增加（）？
（1）升高（2）减小（3）不变
19.光电池的负载电阻越小，频率特性（），线性度（）？
（1）好（2）差（3）不变
20.硅光电池在（）情况下，有最大功率输出？
（1）开路（2）零偏置（3）反偏置（4）自偏置
21.硅光电二极管的反偏置电压越大，灵敏度（），响应时间（），频率特性（）？
（1）好（2）差（3）不变
22.光电二极管中，光生载流子扩散或漂移的时间越长，频率特性（）
（1）好（2）差（3）不变
23.光电二极管随温度的升高，输出电流（），暗电流（）？
（1）变大（2）减小（3）不变
24.光电二极管的负载越小，线性（）？频率特性（）？
（1）好（2）差（3）不变
25.扩散型PN结光电二极管的扩散区越宽，其上限频率越（），耗尽型的耗尽区越宽，其上限频率（）？
（1）高（2）低
26.耗尽型光电二极管比扩散型的上限频率（）
（1）高（2）低
27.光电三极管的灵敏度比光电二极管的（），上限频率（）
（1）高（2）低（3）一样
28.光电三极管的输出曲线比光电二极管的线性度（）
（1）好（2）差（3）一样
29.为了使光电三极管在输出电压不变的情况下提高上限频率，其后接运算放大器应为（）
（1）高增益，低输入阻抗（2）低增益，低输入阻抗（3）高增益，高输入阻抗（4）低增益，高输入阻抗
30.下面光电器件中，动态特性好的是（），线性好（），灵敏度高（），光谱响应宽（），稳定性好（），响应快、线性好的（），线性差、响应慢得（），无暗电流的（）
（1）光电倍增管（2）光敏电阻（3）光电池（4）光电二极管（5）光电三极管
31.下列探测器，属于光生伏特效应的是（），光电导效应的（），检测亮点中心位置的是（），光电准直的特种设备（）
（1）象限探测器件（2）楔环探测器件（3）光电位置探测器件（4）色敏探测器件（5）光电位器（6）光桥
32.MCP能否传递显示图像（），是否具有二维探测能力（），是否能检测局部强光（），通道轴是否垂直于板的端面（）？
（1）是（2）否
二、问答题
1.什么是光电探测器件？它与热点探测器件相比各自有何特点？
2.什么是响应度？何时使用光谱响应度和积分响应度？
3.什么是时间相应和频率响应？它们与什么因素相关？以何种波形进行检测？
4.光电器件的内部主要有哪些噪声？为什么有些被称为红噪声，有些被称为白噪声？
5.何为“白噪声”、“1/f ”噪声，如何降低电阻的热噪声？
6.什么是等效噪声输入和噪声等效功率？为什么它们衡量噪声没有局限性？
7.等效噪声输入和噪声等效功率在什么条件下等效？什么情况下不等效？为什么？
8.什么是暗电流？哪些光电探测器件没有暗电流？为什么？
9.光电发射材料有哪些类型？良好光电发射材料应具备什么条件？
10.简述PMT 的构成及工作原理
11.什么是电子的二次发射？它与光电发射有什么不同？
12.光电倍增管的倍增极多，各级电压应如何供给，试绘制直流应用和脉冲应用的供电电路图。

13.为什么当PMT 工作在脉冲方式下时，最后三级要并联电容器，如何选择这三个电容器？
14.光电倍增光的馈电方法有哪些？各自优缺点？
15.MCP 能否用于局部强光的检测？为什么？
16.光敏电阻的结构哪种为好？为什么？
17.光电池的开路电压和短路电流随温度变化如何变化？谁的变化程度更大？
18.提高光敏二极管的反向偏置电压的好处？能否无限制的提高？为什么？
19.光敏三极管与光敏二极管在零偏置的情况下是否有光信号电流输出？为什么？
20.试绘制图形说明使用楔环探测器、四象限探测器的检测原理，给出完整检测电路及位置判断方法的计算过程。

21.PSD 器件的检测原理是什么？试绘制图形说明。

与象限探测器相比哟呵有点。

给出如何确定光点位置的方法的数学描述。

三、计算题
1.探测器的1111210D cm H W -=⋅⋅，探测器光敏面积直径0.5cm ，检测系统带宽为3510f
Hz ∆=⨯的光电仪器中，它能探测到
的最小辐射功率为？
2.某干涉测振仪的最高频率为20MHz ，其探测器的时间常数应小于多少？
3.某光敏电阻的醉倒功率为30mW ，光电导灵敏度为60.510/g S S lx -=⨯，暗电流电导为0，是计算偏置电压为20V 时起所能承受的极限照度为？
4.某光电探测器在16210/W m -辐射照度下，输出端信噪比S/N=10，若光敏面积为2mm 2，计算噪声等效功率。

5.某硅光电二极管，光敏面积2mm 2，室温下测得输出电流为15μA （一般硅光电二极管的灵敏度为0.5/I S A W μμ=），其散粒噪声和热噪声总噪声电流为3nA ，若测量系统带宽1f Hz ∆=，试计算探测率和比探测率。

6.已知某PMT 的阳极灵敏度为100A/lm ，其阳极输出电流要求在100μA ，问其阴极面上最大允许光通为多少lm ？
7.PMT 的阳极灵敏度为10A/lm ，阴极灵敏度为20μA/lm ，其倍增极为11级，若各级由同样材料制成，电子收集效率为1，各倍增极的二次电子发射系数为？
8.PMT的阴极灵敏度为60μA/lm，倍增极二次电子发射系数为6，共12级倍增极，电子收集效率为85%，是计算阳极电流灵敏度。

9.现有12级光电倍增管，若正常要求工作放大倍数的稳定度为1%，则电源电压的稳定度应为？
10.PMT的阴极面积为3cm2，阴极灵敏度为200μA/lm，其放大倍数为106，阳极额定电流为300μA，试计算最大允许入射光照度？
11.已知某光敏电阻在100lx光照下，阻值为2KΩ，已知骑在90-120lx光照范围内，ϒ=0.9，试计算在110lx光照下的阻值？
12.已知某光敏电阻在500lx光照下，阻值为550Ω；700lx下位450；试计算在550lx、600lx照射下的阻值。

13.某光敏电阻暗电阻为600KΩ，在200lx光照射下亮暗电阻之比为1/100,试计算该光敏电阻的光电导灵敏度。

14.已知某光电二极管的结电容为5pF，若要求通过上限频率为1MHz的信号，不考虑过渡时间的影响，试计算负载电阻应为多少？
15.某PMT的阳极电流灵敏度为100A/lm，阴极面上输入光通量为6
510-
⨯lm，试计算
（1）阳极电流
（2）若阴极电流灵敏度为50μA/lm，试计算PMT的增益
（3）若各倍增极由同样材料制作，二次电子发射系数为5，电子收集效率为1，试计算倍增极由多少级？
（4）若负载为50Ω，若接受上升时间为30ns的光脉冲，计算其最高工作频率
（5）若PMT接受3μs的光脉冲，当增益稳定度要求为0.1%时，PMT的电源电压稳定度应为多少？
（6）设PMT各分压电阻上的极间电压为100V时，求最后三级分压电阻上并联的三个电容值各位多少？
第四章热电检测器件
一、选择题
1.灵敏度高的热电探测器件是（），响应快的热电探测器件是（），无暗电流的热电探测器是（），工作频率较高的热电探测器件是（）。

（1）热电偶（2）热敏电阻（3）热释电探测器
2.输入信号频率越高，热敏器件的温升越（）；热阻越大，温升越（）。

（1）大（2）小（3）不变
3.热电偶的热阻越大，响应率越（）；热电偶对辐射的吸收率越大，响应率越（）。

（1）大（2）小（3）不变
4.要是热电堆实现高性能化，减小热容量，应（）
（1）减少热电堆的多晶硅间隔（2）较小构成膜片的材料厚度（3）增大热电堆的多晶硅间隔（4）增大构成膜片的材料厚度
5.目前，微机械红外热电堆探测器使用的感应材料多为（）
（1）金属（2）化合物半导体（3）硅基
6.从工艺制造过程和成品率角度来看，悬臂膜结构微机械红外热电堆探测器比封闭膜结构的（），从隔热效果（），从灵敏度角度说（），从热耗散来说（），从受应力影响角度看（）
（1）好（2）差
7.随着温度增加，半导体热敏电阻的阻值（），金属热敏电阻的阻值（）
（1）变大（2）变小
8.热敏电阻的响应率随热阻增加（），随偏压增加（）
（1）变大（2）变小（3）不变
9.一般电介质的极化强度与电场（），铁电体（）
（1）成正比（2）成反比（3）不成比例
10.电场强度为0时，一般电介质的极化强度（），铁电体的极化强度（）
（1）为0（2）不为0
11.极化强度随温度连续变化为0的情况属于（），突然下降为0的情况属于（）
（1）一级相变（2）二级相变（3）三级相变
12.一个好的热释电晶体要求（）
（1）热释电系数大、热容大、介电常数大（2）热释电系数大，热容大、介电常数小（3）热释电系数大、热容小、介电常数小（4）热释电系数小、热容小、介电常数小
13.热释电探测器本身阻抗（）
（1）很高（2）很低（3）不高不低
14.热释电探测器的前置放大器应（）
（1）高输入阻抗、低噪声、高跨导（2）低输入阻抗、低噪声、低跨导（3）高输入阻抗、低噪声、低跨导
15.热释电探测器的主要噪声是（）
（1）热噪声（2）温度噪声（3）电流噪声（4）散粒噪声
16.热释电检测器件的电极结构有（）
（1）面电极结构（2）边电极结构（3）侧电极结构
17.适用于高速检测场合的热释电器件器件的电极结构应为（）
（1）面电极结构（2）边电极结构
18.热释电探测器的基本结构是一个（）
（1）电容器（2）电阻器
19.热释电检测器件的响应由热时间常数和电时间常数确定，哪一个比较大（）
（1）热时间常数（2）电时间常数
二、问答题
1.什么是热电探测器件，主要有几类？与光电检测器件相比，有何优缺点？
2.热电探测器件的工作通常分为哪两个阶段？那个阶段产生热电效应？
3.热电偶是否具有暗电流？为什么？
4.热敏电阻是否有暗电流？为什么？
5.什么是热敏电阻的热阻和冷阻？二者之差大好还是小好？为什么？
6.什么是极化？自发极化？极化强度？热释电效应？
7.为什么热释电探测器只能探测经过调制的光辐射？
8.为什么热释电晶体容易产生谐振？如何防止？
9.热释电探测器能否工作在直流状态？在高频、低频使用时，前置放大器应如何选择？
10.简述热释电探测器负载与频率响应带宽之间的关系。

三、计算题
1.已知某热敏电阻在500K 温度时，阻值为550欧姆，在700K 温度下为450欧姆，是计算在550K 时和600K 时的阻值。

2.某热电探测器件的热容为100pF ，热导为0.02/欧姆，求该探测器件的最高工作频率为？
3.某热敏电阻的冷阻为600K 欧姆，在200lx 光照下，热、冷阻之比为1/100，试计算该热敏电阻的灵敏度。

4.某热敏电阻与负载串入12V 直流电源上，未加温时负载上输出电压为20mV ，由温度时负载上输出电压为2V ，已知负载为2K 欧姆，试计算冷阻值和热阻值，若热电导灵敏度为6610/S T -⨯，计算热敏电阻上的温度。

5.某内阻为100欧姆、受光面积为4mm 2
的热释电探测器，接入已知输入阻抗为1K 欧姆的放大其实，放大器输入端电压为2V ，若该器件的输入温度变化率为5℃/s ，计算该热释电器件的热释电系数P 。

第五章 光电成像检测器件
一、选择题
D 属于（）型摄像器件，SSPA 属于（）型摄像器件。

（1）扫描型（2）非扫描型
2.扫描型摄像器件有（），非扫描型摄像器件由（）
（1）CCD （2）CMOS （3）变像管（4）像增强管
3.一般讲，CCD 的驱动频率越高，其电荷转移损失率越（）
（1）高（2）低（3）一样
4.SCCD 比BCCD 的工作效率（），存贮容量（）
（1）高（2）低（3）一样
5.SSPA 是属于（）
（1）电荷注入器件（2）电荷引动器件（3）电荷传输器件
6.把不可见光转换为可见光的器件是（）
（1）硅靶管（2）视像管（3）变像管（4）像增强器
二、问答题
1.光电成像器件有哪两大类？有何特点？能否混用？
2.试简述CCD电荷存贮原理。

3.试简述CCD的电荷转移原理。

D的电荷注入方法有哪些？有何特点？
5.试简述帧转移型、行间转移型、帧行间转移型面阵CCD的工作原理。

6.试简述SSPA的工作原理。

7.什么是变像管，试简述其工作原理。

8.什么是串联式像增强管？磁聚焦和电聚焦各自特点和优势。

9.试简述级联式像增强管的结构和优缺点。

10.简述逐行扫描的过程。

三、计算题
1.二相驱动CCD，像元数N=1024，若要求最后位仍有50%电荷输出，求电荷转移损失率为多少？
2.二相线阵CCD，像敏单元2160个，器件总转移效率为0.92，是计算它每个转移单元的最低转移效率。

第六章发光与耦合器件
一、选择题
1.热光源（），冷光源（）
（1）白炽灯（2）荧光灯（3）LED（4）LD
2.下列光源中，线光谱的是（）带状谱的是（）连续谱的是（）复合谱的是（）
（1）低压汞灯（2）高压汞灯（3）白炽灯（4）卤钨灯（5）荧光灯
3.若一个光源的颜色与任何温度下黑体辐射的颜色都不同，则该光源用（）来描述。

（1）色温（2）相关色温（3）分布温度
4.发光二极管属于电致发光三种形态中的（）
（1）注入式（2）粉末式（3）薄膜式
5.LED发光的峰值波长由（）决定。

（1）禁带宽度（2）封装方式（3）器件形状
6.激光的产生是（）
（1）电子与空穴的复合发光（2）受激辐射（3）自发辐射
7.光电耦合器件是（）
（1）电-光-电器件（2）光-电-光器件（3）光-电器件
8.光电耦合器件的信息传送方向是（）
（1）单向（2）双向
9.光电耦合器件适用于（）
（1）模拟信号（2）数字信号（3）模拟信号和数字信号
二、问答题
1.电致发光有哪几种形态？各自特点？LED属于哪种？
2.光源的光谱分布形式有哪几种？
3.如何检测发光二级管？
4.激光是如何产生的？需要具备哪几个必要条件？
5.激光器的谐振腔的作用？对谐振腔长度的要求是什么？为什么？
6.光电耦合器的主要特性有哪些？
三、计算题
1.某光源发出的光通量为20lm，产生该通量所需要的电功率为4w，试计算该光源的发光效率。

2.某LED照明效率为100lm/W，当输入2W的功率时，输出辐射功率为1.5W，试计算其功率效率和发光效率（流明效率）。

第七章光电信号检测电路设计
一、选择题
1.硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好线性关系，且动态范围较大，这种偏置是（）
（1）恒流（2）自偏置（3）零偏置（4）反偏置
2.光电池的伏安特性曲线分布在坐标系的（）
（1）第一象限（2）第二象限（3）第三象限（4）第四象限
3.光敏电阻的伏安特性是一组以输入光功率为参量的通过原点的曲线簇，其阻值随外电压的增加（）
（1）增加（2）减小（3）不变
4.可变电阻型器件是（）
（1）光敏电阻（2）热电偶（3）热敏电阻（4）热释电探测器
5.为了避免电阻型器件受温度的影响，多采用（）
（1）恒流偏置（2）恒压偏置（3）电桥输入
6.光电检测电路的通频带上限主要由电路中的（）
（1）布线分布电容（2）极间耦合电容（3）放大器输入电容（4）结电容
二、问答题
1.简述光电检测器件与运算放大器的连接方法。

第八章光电信号的数据采集与计算机接口
1.单元光电信号的二值化处理方法（），视频信号的二值化处理方法（）
（1）固定阈值法（2）浮动阈值法（3）微分法（4）比较法。