光电技术第1章习题
第一章 思考题和习题
第一章思考题和习题1. 300K时硅的晶格常数a=5.43A，求每个晶胞内所含的完整原子数和原子密度为多少？2. 综述半导体材料的基本特性及Si、GaAs的晶格结构和特征。
3. 画出绝缘体、半导体、导体的简化能带图，并对它们的导电性能作出定性解释。
4. 以硅为例，简述半导体能带的形成过程。
5. 证明本征半导体的本征费米能级Ei位于禁带中央。
6. 简述迁移率、扩散长度的物理意义。
7. 室温下硅的有效态密度Nc=2.8×1019cm-3,kT=0.026eV,禁带宽度Eg=1.12eV，如果忽略禁带宽度随温度的变化，求：（a）计算77K、300K、473K 3个温度下的本征载流子浓度。
（b） 300K本征硅电子和空穴的迁移率分别为1450cm2/V·s和500cm2/V·s，计算本征硅的电阻率是多少？8. 某硅棒掺有浓度分别为1016/cm3和1018/cm3的磷，求室温下的载流子浓度及费米能级E FN的位置（分别从导带底和本征费米能级算起）。
9. 某硅棒掺有浓度分别为1015/cm3和1017/cm3的硼，求室温下的载流子浓度及费米能级E FP的位置（分别从价带顶和本征费米能级算起）。
10. 求室温下掺磷为1017/cm3的N+型硅的电阻率与电导率。
11. 掺有浓度为3×1016cm-3的硼原子的硅，室温下计算：（a）光注入△n=△p=3×1012cm-3的非平衡载流子，是否为小注入？为什么？（b）附加光电导率△σ为多少？（c）画出光注入下的准费米能级E’FN和E’FP(E i为参考)的位置示意图。
（d）画出平衡下的能带图，标出E C、E V、E FP、E i能级的位置，在此基础上再画出光注入时，E FP’和E FN’，并说明偏离E FP的程度是不同的。
12. 室温下施主杂质浓度N D=4×1015cm-3的N型半导体，测得载流子迁移率μn=1050cm2/V·s，μp=400cm2/V·s, kT/q=0.026V,求相应的扩散系数和扩散长度为多少？。
光电子技术及应用(第2版)章节习题及自测题参考答案
光电子技术及应用（第2版）章节习题及自测题参考答案第一章习题参考答案一、单选题1.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9. A 10.A二、填空题11.500，30012.无线电波，.红外光，可见光和紫外光，X 射线，γ射线13.0.77---1000μm ，近红外，中红外和远红外14.泵浦源，谐振腔和激活介质15.频率，相位，振幅及传播方向16.受激辐射，实现粒子数反转，谐振腔；方向性好，相干性好，亮度高 17.935μm18.919.125103.1--⋅⋅⨯s m kg20.三、计算题21.解：（1）根据距离平方反比定律2/R I E e e =，太阳的辐射强度为sr W R E I e e /10028.3252⨯==。
得到太阳的总功率为W I e e 26108.34⨯==Φπ（2）太阳的辐射亮度为()sr cm W A I L e ./10989.127⨯== 太阳的辐射出射度为27/1025.6m W L M e e ⨯==π 太阳的温度为K M T e 57614==σ22.解：222z r r ='=，22cos cos z r z+'='=θθ，r d r dS '∆'=ϕ 由：2cos cos r BdS S d d dE θθ'='Φ'=2202222022)(2cos 2z R RB z r r d r z B r d r r B E R R+=+'''=''=⎰⎰ππθπ 23.解：设相干时间为τ，则相干长度为光束与相干时间的乘积，即c L c ⋅=τ 根据相干时间和谱线宽度的关系c L c v ==∆τ1 又因为00γλλv ∆=∆，λc v =0，nm 8.6320=λ由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性=101200010328.6108.632-⨯===∆=∆nm nm L v v c λλλ 24.证明：若t=0时刻，单位体积中E 2能级的粒子数为n 20，则单位体积中在t→t+dt 时间内因自发辐射而减少的E2能级的粒子数为：2122122120A t dn A n dt A n e dt --==故这部分粒子的寿命为t ，因此E2能级粒子的平均寿命为212120020211A t tA n e dtn A τ∞-==⎰ 25.解：设两腔镜1M 和2M 的曲率半径分别为1R 和2R ，121m,2m R R =-=工作物质长0.5m l =，折射率 1.52η=根据稳定条件判据：（1） 其中（2） 由（1）解出2m 1m L '>>由（2）得所以得到： 2.17m 1.17m L >>第二章习题参考答案011 1 21L L ''⎛⎫⎛⎫<-+< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭() l L L l η'=-+10.5(1)0.171.52L L L ''=+⨯-=+一、选择题1.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A 10. B二、 是非题911.√ 12.× 13.× 14.× 15.√ 16.√三、 填空题17.大气气体分子及气溶胶的吸收和散射；空气折射率不均匀；晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电压后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小形变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。
光电检测原理与技术知到章节答案智慧树2023年内蒙古大学
光电检测原理与技术知到章节测试答案智慧树2023年最新内蒙古大学第一章测试1.以下属于光电检测仪器的有（）。
参考答案:光敏电阻2.光电检测系统的组成包括（）。
参考答案:光电探测器;光电检测电路;光源;光学系统3.以下属于光电检测技术的特点的有（）。
参考答案:寿命长;速度快;距离远;精度高4.光电检测技术是对待测光学量或由非光学待测物理量转换成光学量，通过光电转换和电路处理的方法进行检测的技术。
（）参考答案:对5.半导体激光器在激光外径扫描仪中起到提供光源的作用。
（）参考答案:对第二章测试1.可见光的波长范围是（）。
参考答案:380 nm～780 nm2.半导体对光的吸收种类不包括（）。
参考答案:电子吸收3.荧光灯的光谱功率谱是（）。
参考答案:复合光谱4.激光器的发光原理是（）。
参考答案:受激辐射5.视角分辨率的单位通常为（）。
参考答案:lpi6.光调制包括（）。
参考答案:PM;AM;FM7.电光效应反映介质折射率与电场强度可能呈（）。
参考答案:平方关系;线性关系8.大气散射包括（）。
参考答案:瑞利散射;无规则散射;米氏散射9.光纤损耗包括（）。
参考答案:吸收损耗;散射损耗10.参考答案:1.63 lm和5.22×105 cd第三章测试1.以下主要利用光电子发射效应的光电器件有（）。
参考答案:光电倍增管;真空光电管2.可用作光敏电阻的主要材料包括有（）。
参考答案:有机材料;半导体;金属;高分子材料3.以下主要利用光伏效应的光电器件有（）。
参考答案:CIGS电池4.以下属于声光调制晶体的有（）。
参考答案:PbMoO5.以下效应可用于普朗克常量测量的是（）。
参考答案:光电效应6.光伏探测器处于光电导工作模式，其外加偏压为正向偏压。
（）参考答案:错7.光敏电阻的电阻温度系数可正可负。
（）参考答案:对8.光电导探测器的工作原理是多子导电。
（）参考答案:对9.光电倍增管的阳极灵敏度和阴极灵敏度之比是电流增益。
光电测试技术-第1章基本光学量的测试技术1
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第1章 基本光学量的测试技术
§1-1 光电系统的对准和调焦技术
1. 目视系统的对准和调焦
1.2 望远镜的对准不确定度和调焦不确定度 2）望远镜的调焦标准不确定度——消视差法 将人眼的消视差法调焦不确定度换算到望远镜物方
Γ 2b
注意：眼瞳的有效移动距离b不等于眼瞳的实际移动距 离t，而等于出瞳中心到进入眼瞳的光束中心的距离。 如图所示。
清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦不确定 度是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。
几何焦深是指当弥散圆直径等于人眼分辨极限时，目标至 标志的距离δx的两倍2δx。
由几何焦深造成的人眼调焦标准不确定度为
1'
1 l2
1 l1
ae De
单式位中为，ra1 'd。以m-1为单位，这时l1、l2和De的单位为m，αe的
λ/K（常取K＝6）时，人眼仍分辨不出此时视网膜上的衍
射图像与艾里斑有什么差别。即如果目标与标志相距小于
dl时眼睛仍认为二者的像同样清晰，通常将2dl称为物理
焦深。由物理焦深造成的人眼调焦的标准不确定度由下式
求得
De2 De2
k 8l2 8l1
2 '
1 l2
1 l1
8
KDe2
式中，l2＝l1±dl；De为眼瞳直径（De与波长λ的单位皆
光电对准分类： 光度式：普通光度式、差动光度式 相位式
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第1章 基本光学量的测试技术
§1-1 光电系统的对准和调焦技术
2. 光电对准
光敏电阻
鉴别器
放大器
指零仪表
测微器
武汉理工大学 光电信号检测技术-复习内容2019
7. 视力为 1.0 的人，一般可以分辨的视角是(1) 1'(角度分)；(2) 1"； (3) 0.1"； 人眼通过光学仪器，可以分辨的视角是(1) 1'(角度分)；(2) 1"； (3) 0.1"。
光电检测技术习题试题
第 1 章光电检测技术概论
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(1)人眼；(2)光电倍增管；(3)半导体 光敏器件； 在大脑传送信息的 300 万条神经纤维中，视神经纤维占了(1) 2/3； (2) 1/2；(3)1/3
2. 人体内，视神经细胞接收器的数目是(1) 3X108； (2) 2 X 108； (3) 2X 104 ； (4)3X104 ； 人体内，听觉接收细胞的接收器的数目是(1) 3X108； (2) 2X108； (3) 2 X 104 ； (4) 3X104。
7. 色温越高的辐射体，可见光的成分越(1)多；(2)少。 色温越高的辐射体，光视效能越(1)高；(2)低。
8. 色温越高的辐射体，光度量越(1)高；(2)低。 白炽灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，灯的可见光部分的光谱(1)减弱 (2)增强；
9. 白炽灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，灯的光视效能(1)降低；(2)提高。 白炽灯的供电电 压降低时，灯丝温度降低，此时用光照度计检测出的光照度将(1)下 降；(2)增大。
问答题
1. 什么是视觉？为什么说一个人的视觉最重要？ 2. 什么是视见函数？明视觉与暗视觉各有什么作用？ 3. 什么是光电传感器？它有什么作用？ 4. 试述光电检测系统的特点？ 5. 近年来光电技术与光电检测技术在光电材料与器件方面有什么进展？
《光电技术》测试题及参考答案
7、光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动。
（答案：n）
8、光敏电阻的阻值与环境温度有关，温度升高光敏电阻的阻值也随
之升高。
（答案：y）
9、 光敏电阻在恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。 （答案：n）
（以上是第三章）
1、光伏器件的自偏置电路主要用于（ ）器件
1、为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合
的辐射度量是 （ ）
（答案：D）
D、辐射亮度
2、已知某辐射源发出的功率为 1W，该波长对应的光谱光视效率为
0.5，则该辐射源辐射的光通量为（ ）
（答案：B）
B、341.5lm
3、半导体（）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的
5、假设某只 CdS 光敏电阻的最大功耗是 30mW，光电导灵敏度
Sg=0.5uS/lx，暗电导 g0=0。当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 是
的极限照度为（）。
（答案：D）
D、150lx 和 22500lx
6、光电导探测器的特性受工作温度影响（ ）。
点位置敏感的光电器件。
（答案：y）
4、光电池通常工作在自偏置状态，用作弱光信号的线性测量或强光
信号的存在探测。
（答案：y）
5、硅光电池需要加偏压才能把光能转换成电能。
（答案：n）
6、用双结光电二极管作颜色测量时，可以测出其中两个硅光电二极
管的短路电流比的对数值与入射光波长的关系。
1、可以引起光电效应的光吸收包括本征吸收，杂质吸收，激子吸收，
自由载流子吸收和晶格吸收。
科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案
4-7 说明 PIN 管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。PIN 管的频率特性为什么比普通 光电二极管好? 答：（一）PIN 光电二极管
工作原理：PIN 光电二极管是一种快速光电二极管，PIN 光电二极管在掺杂浓度很高的 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层较厚的高阻本征半导体 I，其基本原理与光电二极管 相同。但由于其结构特点，PIN 光电二极管具有其独特的特性。如下图所示。
=
SΦ m
R1 RL
=
SΦ m
Rb Rb + RL
=
0.6 × 5 × 125 125 + 125
= 1.5μA
交流输出电压 UL 的有效值
UL = ILmRL / 2 = 1.5μA ×125kΩ/ 2 = 132.6mV
(3)上限截止频率
f HC
=
1 2πR1C1
=
1 2 × 3.14 × 125 ×103 × 6 ×10−12
科学出版社《光电技术》第 1 版习题与思考题及参考解答
第 4 章 光伏探测器
4-1 （1）证明：光电二极管输出的光电流 Ip = eηΦ0 / (hν ) ，式中：Ф0 为入射辐射功率，e
为电子电量，η为量子效率，hv 为入射光子能量；（2）通常光电二极管的内增益 M=1，不会 出现 M>1。试从光伏效应的机理上加以解释。
压，负载电阻 50Ω 自身的噪声电压）：
U
2 in
=
2eiΔf
⋅
R2
+
4kT Δf
⋅
R
=
光电技术练习册-第1章-2015-9-11
第1章 辐射度学与光度学基础一、选择题（单选或多选）1. 为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是（ ）A 辐照度B 辐强度C 辐出度D 辐亮度2. 已知某辐射源发出的功率为1W ，该波长对应的光谱光视效率为0.5，则该辐射源辐射的光通量为（ ）A 683lmB 341.5lmC 1276lmD 638lm3. 电磁波谱中可见光的波长范围为（ ）A 0.38~0.78umB 0.38~1umC 1~3umD 8~12um4. 下列选项中的参数与接收器有关的有（ ）A ．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度5. 100W 标准钨丝灯在0.2sr 范围内所发出的辐射通量为（ ）A. W 592.1B. lm 223.27C. W 184.3D. W 223.27二、判断题1. 辐射通量与光通量的单位是相同的。
( )2. 朗伯辐射体的辐射出射度等于他的辐射亮度。
（ ）3. 被照明物体表面的辐射照度和光源与物体表面的距离平方成反比。
（ ）4. 辐射出射度Me 与辐射照度Ee 的定义式都是：某点处面元的辐通量e d Φ除以改面元的面积dA的商，所以这两个物理量是具有相同的概念。
（ ）5. 在对具有一定量度和颜色的非黑体辐射体的温度标测中，亮温度与实际温度的偏差最小，色温度次之，辐射温度与实际温度的偏差最大。
（ ）6. 在弱辐射作用的情况下，半导体的光电导效应与入射辐射通量的关系是线性的。
（ ）三、计算题1. 试写出v Φ、v M 、v I 、v L 光度量之间的关系式，说明它们与辐射度量之间如何转换。
2. 波长为532nm （V （0.532um ）=0.88）的绿光固体激光器输出功率为15W ，均匀的投射到0.22cm 的白色屏幕上。
问屏幕上的光照度为多少？若屏幕的反射系数为0.9，其光出射度为多少？3. 某半导体激光器发出波长为642nm 的激光束，其功率为100mW ，光斑发射角为0.6mrad ，光束直径为1.22mm 。
光电技术习题及总复习
(2).该激光束投射在10m远的白色漫反射屏上,漫反射屏的 反射比为0.85,求屏上的光亮度
本题1问的关键: 辐射通量和光通量的转换关系要清楚；立体角
概念要清楚；立体角与平面角的关系？
1）光通量
v CVe 683 0.175 2103 0.239lm
第三和第四代像增强器？
28.光源的光谱功率分为哪几种情况？画出每种情况对应的
分布图？
29.光电测量系统中的噪声可分为三类，简述这三类噪声？ 等效噪声功率的表达式（两个）？
30.光和物质相互作用的三个过程是什么?产生激光的三个必要 条件是什么？激光器的类型和激光的特性是什么？
31.硅光电池最大的开路电压是多少？为什么它随温度升高
5.变像管是一种能把各种（ ）辐射图像转换成为（ ）图 像的真空光电成像器件。
第十六页，编辑于星期六：十六点 三十四分。
6. 电荷耦合器（CCD）电荷转移的沟道主要有两大类，一 类是（ ）, 另一类是（ ）。 7. 光电子技术是（ ）和（ ）相结合而形成的一门技术
8. 光源的颜色，包括两方面含义（ ）和（ ）。
而降低？
I0 4.22 1014 e0.1539t
32.什么是光纤的V归一 化2频a率参n1数2 ？n判22 断单2模a与n非1 单2模光纤的条件？
33.什么是“胖0”电荷？什么是“胖0”工作模式？“胖0”电荷的数 量是多少？引入“胖0”电荷的优缺点？
第二十页，编辑于星期六：十六点 三十四分。
34.光电探测器的特性参数有？为什么光敏电阻随光照增
πr102
r10=θR=10-3×10=10-2
该白色漫反射屏是不透明的, 其上的光斑是一个漫反射 源, 因漫反射光源的视亮度与θ无关,各方向都相同,因此该漫反 射源以π的立体角出射光通量0.85Фv ,故视亮度
光电检测技术(第二版)_答案_(与教材匹配)_曾光宇_张志林_张存林_主编
3-6： 3-7：
PIN 管原理：在高掺杂 P 型和 N 型半导体之间生长一层具有一定厚度（近似于反偏压下 的耗尽层厚度）的本征半导体或低掺杂半导体材料（称为 I 层），使 PIN 管具有优于耗尽层 光敏二极管的高速响应特性。
特点：响应时间很短，在 S 左右；频带很宽，可达 10GHz；输出电流小，只有零点几 uA 至数 uA
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1-8:
第2章
2-1：
（1）辐射效率和发光效率
在给定波长范围内，某一光源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比，
称为光源在规定光谱范围内的辐射效率。
（2）光谱功率分布
不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常用光谱功率分布来描述。
（3）空间光强分布
All right reserved:Charles
对于各向异性光源，其发光强度在空间各方向上是不相同的。若在空间某一截面上，自 原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比。将各矢量的端点连起来，就 得到光源在该截面上的发光强度曲线，即配光曲线。 （4）光源的色温
辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该 辐射源的色温。 （5）光源的颜色
1-5：
All right reserved:Charles
白噪声：指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频率具有相同能量的随机噪 声称为白噪声。
1/f 噪声:这种噪声的功率谱与频率成反比变化，故称 1/f 噪声。 措施：降低温度，选择带通小的电阻。 1-6： 最小辐射功率：
1-7： 时间常数：Ʈ= 1 = 1 ≈8ns
电源电压稳定度： U 1 M 1 1% 0.083% U nk M 12 1
光电技术简答题复习资料
1）光子透过入射窗口入射在光电阴极K上。
2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。
3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。
4）经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流，在负载RL上产生信号电压。
是一种内光电效应，当光子产生时，能产生一个光生电动势，基于两种材料相接触形成的内建势垒，光子激发的光生载流子被内建电场扫向势垒两面三刀边，从而形成光生电动势。
18、简述光电发射效应（分金属与半导体两种情况）。
当光照射物质时，若入射光子能量hν足够大，它和物质中的电子相互作用，使电子吸收光子的能量而逸出物质表面。
74、写出光照下PN结的电流方程。
78、简述温差电偶的工作原理。
80、为了减小背景光和杂散光的影响，需对进入光电接收系统的光进行滤波。试说明对入射光进行空间滤波和光谱滤波的基本方法和作用。
一、空间滤波的基本方法和作用
（1）如果信号光的输入空间角有一定的大小，如远处的点光源，可以给接受光学系统加遮光罩、减小视场光阑、减小通光孔径的方法，压缩进入光学系统的空间立体角。
83、说明对光源选择的基本要求。
二、计算题：
4、一块半导体样品，时间常数为 ，在弱光照下停止光照0.2 后，光电子浓度衰减为原来的多少倍？
解：
6、设某种光电倍增管一共有10个倍增极，每个倍增极的二次电子发射系数均为 ，阴极灵敏度 ，阳极电流不得超过100 ，试估算入射于阴极的光通量的上限。
解：阳极电流IA满足： ，所以入射光通量
加正向偏压时内电场减弱p区空穴和n区电子向对方区域的扩散运动相对加强构成少数载流子的注入从而pn结附近产生导带电子和价带空穴的复合复合中产生的与材料性质有关的能量将以热能和光能的形式释放
光电探测技术与应用第一章课后习题与答案
光电探测技术与应用 第一章课后习题答案（部分）1.1 辐射度量与光度量之间有哪些区别？有哪些相同点和联系？答：光辐射度量在历史上形成了辐射度学和光度学两套度量系统。
辐射度学：是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量,不受人眼主观视觉的限制，其概念和方法适用于整个光辐射范围（红外、紫外辐射等必须采用辐射度学）。
光度学：是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量，故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。
1.2一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mw 。
该激光束的平面发散角为1mrad ，激光器的放电毛细管直径为1mm 。
（1）求出该激光束的光通量，发光强度，光亮度，光出射度。
（2）若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的反射比为0.85，求该屏上的光亮度。
解：① 该激光束的光通量328.0102240.0683)(3-⨯⨯⨯==e m v V K φλφLm （流明）发光强度 )1028.3(102.44/)101(328.05523⨯⨯=⨯=∆Ω=-πφvv I Cd(坎德拉) 光亮度 )102.4(1035.54/)101(102.41111235⨯⨯=⨯⨯=∆=-或πS I L v v Cd/m 2 光出射度 523102.44/)101(328.0⨯=⨯=∆=-πφS M vv Lm/m 2 ② 10米远处光斑面积大小：52321085.7)10110(414.3)(4--⨯=⨯⨯=∆=θπL S m 2 反射光功率为： 33'107.110285.0--⨯=⨯⨯==P P ρW反射光通量 279.0240.0683107.1)(3''=⨯⨯⨯==-λφV K P m v Lm漫反射屏可以看作是个朗伯体，其法向发光强度I 0与光通量的关系是πφ/0=I ，由于朗伯体的光亮度与方向无关，所以：35'01013.11085.714.3279.0⨯=⨯⨯===-S S I L v v πφ Cd/m 2 1.4 用目视观察发射波长分别为435.8nm 和546.1nm 的俩个发光体，他们的亮度相同，均为3cd/m 2.如果在俩个发光体前分别加上透射比为10−4的光衰减器，问此时目视观察的亮度是否相同？为什么？解：光衰减器的透射比指的是光辐射能量的透射比。
光电技术第二版习题答案
光电技术第二版习题答案光电技术第二版习题答案光电技术是一门研究光与电的相互转换关系的学科，广泛应用于光电子器件、光学通信、光电显示等领域。
对于学习光电技术的学生来说，做习题是提高理论掌握和解决实际问题的重要方式之一。
本文将为大家提供光电技术第二版习题的详细答案，希望能够帮助大家更好地理解和应用光电技术。
第一章：光电效应1. 什么是光电效应？光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被光子激发而跃迁到导带中，从而产生电流的现象。
2. 光电效应与光的频率有什么关系？光电效应与光的频率有直接关系。
当光的频率小于临界频率时，无论光的强度如何增大，都无法引起光电效应；当光的频率大于临界频率时，光电效应可以发生。
3. 什么是逸出功？逸出功是指金属表面的电子从金属内部跃迁到导带所需的最小能量。
逸出功的大小决定了光电效应的临界频率。
4. 什么是光电流？光电流是指光照射到金属表面后，由于光电效应而产生的电流。
5. 什么是光电倍增管？光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件。
它由光阴极、倍增结构和阳极组成，光照射到光阴极上产生光电子，经过倍增结构的倍增作用后，最终产生大量的电子被收集到阳极上，从而放大光信号。
第二章：光电子器件1. 什么是光电二极管？光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
它由光敏材料和P-N结构组成，当光照射到光敏材料上时，产生光电效应，从而在P-N结构上形成电流。
2. 什么是光电导？光电导是一种能够将光信号转换为电信号并放大的器件。
它由光敏电阻、放大电路和输出电路组成，当光照射到光敏电阻上时，光电阻的电阻值发生变化，从而在放大电路中产生电流信号。
3. 什么是光电晶体管？光电晶体管是一种能够将光信号转换为电信号并放大的器件。
它由光敏基区、放大区和输出区组成，当光照射到光敏基区上时，产生光电效应，从而在放大区中形成电流信号，并通过输出区输出。
4. 什么是光电耦合器件？光电耦合器件是一种能够将光信号转换为电信号并隔离输入输出的器件。
《光电技术》测试题及参考答案
（答案：y）
3、辐射通量与光通量的单位是相同的。
（答案：n）
4、外光电效应是半导体光电器件、真空光电倍增管、摄像管、变像
管和像增强器的核心技术。
（答案：n）
5、 噪声等效功率是信噪比为 1 时， 入射到探测器上的信号辐射通量。 （答案：y）
多项选择题(每题 5 分,共 9 题。少选视正确答案多少酹情给分，多选不得分)
1、光伏探测器在正常使用时，常用的偏置方式有（ ）
（答案：A, B, C）
A、自偏置
B、零偏置
C、反向偏置
2、光伏探测器的光电特性主要与（ ）有关
（答案：A, B, C, D）
A、材料
（答案：B）
B、西门子
2、光电导探测器的特性受工作温度影响（ ）。
（答案：B）
B、很大
3、设某光敏电阻在 100lx 光照下的阻值为 2000 欧姆，且已知它在
90~120lx 范围内的光电转换因子 0.9。 则该光敏电阻在 110lx 光照下
的阻值为（ ）。
90~120lx 范围内的光电转换因子 0.9。 则该光敏电阻在 110lx 光照下
的阻值为（ ）。
（答案：C）
C、1873.8 欧姆
2、常温碲化铟光电导器件的光谱响应范围为（ ）
（答案：C）
C、1~7.5um
3、硫化镉光电导器件的光谱响应范围为（ ）
谱光视效率为 0.24，则该激光器发出的光通量为（）
（答案：D）
D、1.31lm
多项选择题(每题 6 分,共 7 题。少选视正确答案多少酹情给分，多选不得分)
1、光电探测器中的噪声主要包括( )。
光电子(1,2章)复习题(1)
光电器件基础·期末复习指导第一章半导体光学基础知识[基本概念]1.光电子技术:光子技术和电子技术相结合而形成的一门技术。
2.光的波粒二象性：某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
3.直接带隙半导体:导带底和价带顶在k 空间同一点的半导体4.间接带隙半导体:导带底和价带顶不在k 空间同一点的半导体5.内建电场:半导体pn结界面处两侧的离子带电类型不同，使得空间电荷层中存在着从n 型区一侧指向p 型区一侧的电场6.半导体异质结构：专指不同单晶半导体之间的晶体界面。
[基本理论]1.光的电磁波谱众所周知，光是一种电磁波。
如图1.5 所示，从无线电波到γ射线的整个电磁波谱中，光辐射只是从波长1 nm ~ 1 mm（频率为3×1011 Hz ~ 3×1017 Hz）范围内的电磁辐射，它包括真空紫外线、紫外线、可见光、红外辐射等部分。
可见光是波长为380 nm ~ 780 nm 的光辐射，这一波段范围内的电磁波被人眼所感知。
图1.5 光的电磁波谱2.pn 结的伏安特性pn 结加正向偏压时，通过pn 结的电流主要为扩散电流，电流随电压成指数增加；加负向偏压时，扩散运动受到严重抑制，通过pn 结的电流主要是很小的漂移电流。
这里仅给出电流电压关系为[exp(/)1]s a b J J eV K T =-其中0[]p n n p p n eD P eD n Js L L =+上式称为理想二极管方程。
它是在很大电流与电压范围内pn 结电流电压特性的最佳描述。
图1.17 为pn 结电流电压关系曲线。
假如V a 为负值（反向偏压），反偏电流会随着反偏电压的增大而迅速趋向于一个恒定值-J s ，与反向偏压的大小就无关了。
J s 称为反向饱和电流密度。
很显然，pn 结的电流电压特性是非对称的。
[综合问题]1.单晶硅、锗与砷化镓能带结构有何特点？硅和锗的能带结构有何特点：硅和锗的导带在布里渊区中心虽然都有极小值，但导带中最小的极小值却不在布里渊区中心Γ 点，如图1.10所示，硅导带中的最小极值在空间[1 0 0]方向上，Γ 点之间的距离约为Γ 点和X 点间距的5/6，锗导带中的最小极值在空间[1 1 1]方向上的L 点处。
(完整word版)《光电子技术》章节练习题及答案
《光电子技术》章节练习题及答案第一章一、填空题1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
其并非热辐射光源本身的温度。
2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。
受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。
4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。
5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。
6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。
7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。
8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。
9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。
二、解答题1、简述光子的基本特性（10分）[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ων ==h E ；（2）22ch c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零；（3） k P =；（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
第1章 光电检测技术中的基础知识
（2）空穴扩散电流密度
J
pD
qD
d ( p )
p
dx
Dn和Dp是电子和空穴的扩散系数,式中负号表示空穴扩 散方向由高浓度向低浓度运动。
2、漂移运动
漂移运动是在电场作用下，除了热运动之外获得的 附加运动。 如在外加电场的作用下，电子的电流密度：
（2） 发光强度Iv：点光源单位立体角内所发出的光 通量，称为光源在该方向上的发光强度。
I v d v / d
单位：cd ，是国际单位制中七个基本单位之一。 1cd是指光源在给定方向上发出波长为555nm的单 色辐射，且其辐射强度是1/683W/sr。
意义：描述光源发出的光通量在空间一定范围内的分布 值。
cd,lm/sr
nt, cd/m2 lx,lm/m2 lx,lm/m2
I d / d
L d / d dA cos
2
＝ dI / dA cos
辐射出射度 Wm-2 辐射照度 Wm-2
M d / dA
E d / dA
辐射度学与光度学的比较 1、两者的相同点： ①光度量和辐射度量的定义、定义方程是
3、非平衡载流子的产生 产生非平衡载流子的方式：光照、电注入或其他能 量传递方式。 如：光照产生非平衡载流子的过程，如图所示：
n
光照
p
在一般情况下，注入的非平衡载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度 小很多，如n型材料，△n≤n0, △p≤n0,满足这个条件称小注入。
4、非平衡少数载流子寿命
有光等外界影响发生时，载流子产生率大于复合率，并最 终平衡；光等外界因素消除时，复合率大于产生率，并最后 趋于平衡。 当给半导体材料去掉外界条件（停止光照）时，由于净复 合的作用，非平衡载流子会逐渐衰减以致消失，最后载流子 浓度恢复到平衡状态时的值。但非平衡载流子不是立刻消失， 而是有一个过程，即他们在导带和价带上有一定的生存时间。 这些非平衡少数载流子在半导体内平均存在的时间称为非平 衡载流子的寿命，简称少子寿命， 用τ 表示。非平衡少数 载流子寿命的衰减规律成指数衰减
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《光电技术》习 题
第一章
第一部分:
1． 已知表示光电导体的灵敏度的G （光电增益）L t βτ=，式中β为量子产额；τ为光生载流子寿命；L t 为载流子在光电导两极间的渡越时间，如果在光电导体中自由电子与空穴均参与导电，请推导：2()n n p p G U l βτμτμ=+。
式中n τ和p τ分别为自由电子和空穴的寿命；n μ和p μ分别为自由电子和空穴的迁移率。
（P6）
2． 简答P 型与N 型半导体杂质能级区别。
（P3-4）
3． 比较直线性光电导与抛物线性光电导的主要特性。
（P7-8）
4． 举一简例说明研究光电导的光谱分布有何实际应用。
（P9-10）
5． 简述光生伏特效应与热释电效应的原因及其应用。
（P10-11）
6． 观察图1.1.3-4，指出本征光电导与杂质光电导的长波限位置。
（P9-10）
7． 辐射度量和光度量的根本区别是什么？
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
光广度参数只适用于0.38~0.78μm 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
8． 设在半径为c R 的圆盘中心法线上，距圆盘中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。
试计算该点源发射到圆盘的辐射功率。
（P14或PPT ）
9． 某半导体光电器件的长波限为13μm ，求其杂志电离能ΔE 。
eV E 095.013
24.124
.1==≤∆λ 10．已知本征硅材料的禁带宽度eV E g 2.1=∆，试求该半导体材料的本征吸收长波限。
m E C μλ03.12
.124.124.1==∆≤ 11．某光电发射材料的光电发射长波限为680nm ，试求该光电发射材料的光电发射阈值（逸出功）。
eV eV eV m hc
h 82.168
.024.1)(24.10000≈====μλλνφ
第8题图
第二部分：
1．物体受到光照后向外发射电子的现象称为外光电效应或称光电发射效应，所发射的光电子的最大动能随入射光频率而线性变化，与入射光强无关。
光电管、光电倍增管等光电器件都是基于光电发射效应而制成的。
2．正透镜的共同特征是中心厚度比边缘厚度厚；负透镜的共同特征是中心厚度比边缘厚度薄。
3．单片正透镜是一个最简单的放大镜。
4．工作在物镜面附近的透镜称为场镜。
5．探测器与浸没透镜平面间或胶合或光胶，使像面浸没在折射率较高的介质中。
它的主要作用是显著地减小探测器的光敏面积，提高信噪比。
6．阶梯透镜是有“阶梯”形不连续表面的透镜；“阶梯”由一系列同心圆环状带区构成，故又称环带透镜。
优点：厚度小，重量轻，光吸收损失小。
7．设球面曲率半径为R ，则球面镜的焦距为R ／2，这一数值与光的波长无关，也就是说球面镜不产生色差。
8．光锥为一种非成像的聚光元件，可增加光照度或减小探测器面积的作用
9．光楔常用作光学测微器或补偿器，利用光楔的移动或转动来测量或补偿微小的角量或线量。
10．干涉滤光片主要功能是分割光谱带，常见的有：截止滤光片和带通滤光片。
11．光调制指的是使光信号的一个或几个特征参量按被传送信息的特征变化，以实现信息检测传送目的的方法。
12．分别简答下列三个图调制方法（光强度调制）。
（P32-33）
13．光波在传播时被超声波衍射的现象叫做声光效应。
14．利用偏振光振动面旋转，实现光调制最简单的方法是用两块偏振器相对转动，按马吕斯定理，输出光强为20cos I I α=，式中I 0为两偏振器主平面一致时所通过的光强；α为两偏振器主平面间的夹角。
15．克尔效应：指的是某些各向同性的介质在电场作用下变成各向异性，光束通过将会产生双折射现象。
16．实验表明，克尔效应的两束偏振光的折射率之差o e n n -与电场E 的平方成正比，而泡克耳效应的两束偏振光的折射率之差o e n n -与所加电场E 成正比。
17．何为磁光效应？目前在磁光效应方面，主要是哪两种效应来获得光偏振调制？“法拉第”旋光
效应偏振光在磁场内偏振面旋转的角度表达式如何？（P39）
18．光的频率调制，主要是指光学多普勒频移。
19．波长调制有哪几种（至少举三种）？下图为利用热色物质颜色变化的波长调制来检测液体温度
的示意图，说明其检测原理。
（P41-43）
20．放大器的电压放大系数通常是频率的复函数，可以写成()()()j u u u A A j A j e ϕωωω==，式中
2f ωπ=，f 是频率，ω是角频率，)(ωj A u 表示放大器的放大量与频率的关系，称为幅—频特性，)(ωϕ表示放大器输出相对于输入的相位差与频率的关系，称为相—频特性，它们合称为放大器的频率特性，也称为频率响应。
21．下图所示为开关电容滤波器，画出其等效电路并写出其传递函数。
（P56）
22．下图为采样保持电路的原理图。
请简要分析其工作原理。
（P62）。