光电检测技术复习

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光电检测技术复习

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第四章 光电导器件
• • • • 工作原理 主要特性参数 偏置电路和噪声 特点与应用
工作原理
• 基于内光电效应(光电导效应) • 暗电流、亮电流、光电流及三者的关系
U U qUN I P = ∆σA = q( ∆nµ n + ∆pµ p ) A = 2 τ ( µ n + µ p ) L L L
光电管与光电倍增管
• 光电管
– 玻壳、光电阴极和阳极组成,真空型和充气型
• 光电倍增管
– 基于外光电效应和二次电子发射效应 – 结构上与光电管的区别:电子光学系统和倍增 级
光电倍增管
• 工作原理 • 典型参数
阴极K 阴极K D1 D2 D4 D5 µA A阳极
D3
U1
U2
U3
U4
U5
U6
光电倍增管
主要特性参数
• 光电灵敏度 • 量子效率
g p = Sg E g p = S gΦ
N Nhv η (λ ) = = Φ ( λ ) hv Φ ( λ )
• 光电特性和γ值
一般情况下: 一般情况下:
I p = CUΦ
γ

I p = CUE
γ
偏置电路
I I
RP Ub U RL Ub/RL IU=Pmax E3 Q3 E2 Q2 Q1 Ub
了解! 了解!

光电检测技术及应用复习

光电检测技术及应用复习

第1章 绪论

1、物质、能量和信息是人类发展的三大基本要素。

2、物质是基础,世界是由物质组成的;能量是一切物质运动的动力;信息是客观世界与主观认识相结合的产物。

3、信息技术是一种综合技术,它包括四个基本内容:即感测技术、通信技术、人工智能与计算机技术以及控制技术。

4、感测技术:包括传感技术和测量技术以及遥感、遥测技术;通信技术:它的作用是传递、交换和分配信息,可以消除或克服空间上的限制,使人们能更有效地利用信息资源;人工智能与计算机技术:它使人们能更好地加工和再生信息;控制技术:它的作用是根据输入的指令,对信息状态实施干预。

5、在当今时代,信息技术还包括微电子信息技术、光电信息技术等。核心是微电子信息技术。光电信息技术是将电子学与光学浑然一体的技术,是光与电子转换及其应用的技术。光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一,是利用光电传感器实现各类检测,即将被测量转换成光通量,再将光通量转换成电量,并综合利用信息传送技术和信息处理技术,最后完成对各类物理量进行在线和自动检测。

6、差动测量法:

调制盘的一半开通,另一半安装反射镜。当调制盘转动时,一束光变成两束光,即

21ΦΦ和是交替的。将

标准尺寸的工件放入工作位置,调整光楔,使21Φ=Φ,使微安表读数为“0”。工件尺寸无误差时,21Φ=Φ;当工件尺寸变小时,

21Φ>Φ;当工件尺寸变大时,21Φ<Φ。

7、相敏检波器的核心是一个乘法器和一个滤波器。相敏检波器可以用来测幅,也可以用来测相,还可以将高频信号变成中频信号(只要使2121f f >=,θθ,就可得到差频信号)。

光电检测技术与运用复习提纲

光电检测技术与运用复习提纲

光电检测技术与运用复习提纲

1、光电检测系统的基本结构形式分为:几何光学变换的光电检测方法和物理光学变换的光电检测方法。

2、几何光学变换的机构形式:辐射式、反射式、遮挡式、透射式;

3、物理光学变换的光电检测的基本结构:干涉式与衍射式。

4、光电检测系统各部分的功能:

①光源和照明光学系统:发出的光束作为载体携带被测信息,也可以作为被测对象②被测对象及光学变换:利用各种光学效应,使光束携带上被检测对象的特征信息种待测信号的光与光电探测器实现合理的匹配,以满足光电转换的需要。④光,形成待检测的光信号。③光信号的匹配处理:使光源发出的光或产生的携带各电转换:其主要作用是以光信号为媒质,以光电探测器为手段,将各种经待测量调制的光信号转换成电信号,以利于采用目前最为成熟的电子技术进行信号的放大、处理、测量和控制等。⑤电信号的放大与处理:实现对微弱信号的检测;实现光源的稳定化。⑥存储、显示与控制系统:将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。

5、可见光的范围:380~780nm;

6、物体发光有两种基本形式:热辐射及“发光”辐射;

7、“发光”辐射与热辐射不同,它主要借助其他一些外来激发过程而获得能量,产生辐射发射。这种发光形式包括:电致发光、光致发光、化学发光、热发光;

8、按照光辐射来源不同,将光源分成:自然光源和人造光源。

9、辐射效率:在给定λ1~λ2波长范围内,某一辐射发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比,称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率;

10、在给定λ1~λ2波长范围内,某一辐射体(光源)所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比,就是该光源的发光效率;

《光电检测技术》考试复习重点

《光电检测技术》考试复习重点

《光电检测》复习精华

第一章 光辐射物理基础

1、基本光辐射度量单位:J (辐射能)、W (辐射功率)

基本光度量单位:lm (光通量)、cd (发光强度)、lx (光照度)

2、朗伯余弦定律:辐射源单位面积向某方向单位立体角发射(或反射)的辐射功率,与该方向及表面法线的余弦成正比。

3、基尔霍夫定律:在任一给定温度的热平衡条件下,任何物体的辐出度与其吸收比的比值等于辐射源在它上面的辐照度,该比值与物体的温度和物体被照射的辐射波长有关,与物体本身的性质无关,是物体波长和温度的普适函数。

4、斯忒蕃-玻尔兹曼定律:M b =σT 4.

维恩位移定律:λm T=b=2897.8μm ·K

5、腔形黑体源一般有三种基本腔形:锥形腔、柱形腔和球形腔。

6、探测目标或识别对象的辐射称为目标辐射,探测目标或识别对象以外的辐射称为背景辐射。

7、受激辐射过程:处于高能态的原子由于受外界光子激发向低能态跃迁而发射光子的过程,称为受激辐射过程。

8、【简答】激光形成过程:

①受激吸收;②形成粒子数反转;③受激辐射;④光学谐振腔对受激光辐射的加强作用。

9、激光辐射的四个特点:高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性。

10、按激光工作物质分:有固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。

11、光辐射在媒质内传输中,会因插入媒质的表面辐射、内部吸收和散射等过程而衰减。

12、【简答】空间滤波的原理:P40。

13、调制盘按照扫描方式分类,可分为旋转式、圆锥扫描式和圆周平移式三类。

14、【计算】P52

15、【简答】吸收比和吸收系数定义有什么差别?P52(P23)。

光电检测技术复习总结

光电检测技术复习总结

3. 极微弱光信号的探测---光子计数的原理 如图所示:
如上图为光子计数器的原理图,当光子入射到光电探测器上时,倍增管的光阴极释放的电子在 管内电场作用下运动至阳极, 在阳极的负载电阻上出现光电子脉冲, 然后经处理把光信号从噪 声中以数字化的方式提取出来。 弱辐射信号是时间上离散的光子流, 因而检测器输出的是自然 离散化的电信号,采用脉冲放大、脉冲甄别和计数技术可以有效提高弱光探测的灵敏度。
σ= 5.67×10^(-8) W m K,斯忒藩-波尔茨曼常数; 4) 黑体辐射定律四,维恩位移定律:黑体辐射出度 MeB(λ,T) 最大时, 对应的那个 波长 λm 和此时的温度值 T 有一个关系: T·λm = B B = 2.897×10^(-3) m·K
5. 光电效应 分为内光电效应 和 外光电效应; 内光电效应有分为光电导效应和光生 伏特效应; 1) 光电导效应: 半导体受到光照时,由于吸收了光子所以是自身的载流子增多, 因而材料的电导率增大,这种现象就叫做光电导效应;能够产生光电导效应的材 料称为光电导体; 2) 光生伏特效应: 光照射到 PN 结的 P 区上之后, 会在近表面激发 电子-空穴对, 电子将被结电场拉倒 N 区, 空穴进入 P 区。 这样电子进入 N 区, 空穴进入 P 区, 就会产生一个电势差,这就是光生伏特效应; 3) 光电发射效应: 在光照的作用下, 会使电子逸出物体表面向外发射, 这就是外光 电效应,也叫光电子发射效应; ① 物体的电子吸收光子的能量,当吸收的能量大于逸出功 Ao 时,就会向外产生 动能,公式表示为: h·v = (1/2)m v ²+Ao (光电发射第一定律) h: 普朗克常量 6.626×10^(-34) J·s v: 光的频率 (1/2)m v ²: 电子逸出去之后的动能; Ao:电子需要逸出物体表面克服的逸出功; ② 光电发射第二定律: 一束光照射到物体表面时会产生光电流, 饱和光电流 Iq 和入射光通量之间成正比; Iq = Sg·φ Iq:饱和光电流, Sg:光电灵敏度 φ:入射光通量 ③ 光电发射可以分为以下三个步骤: 1 物体吸收光子,激发内部电子为高能态; 2 被激发的电子向物体表面运动,运动过程中碰撞而损耗部分能量

光电检测技术复习提纲

光电检测技术复习提纲

《光电检测技术》复习提纲

1、光敏电阻和光敏二极管的基本概念,基本应用和两者的区别(测脉搏的电路);

光敏电阻,又称光敏电阻器或光导管,常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏二极管,又叫光电二极管是一种能够将光根据使用方式,转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结,对光的变化非常敏感,具有单向导电性,而且光强不同的时候会改变电学特性,因此,可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

一.功能不同:光敏二极管,是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。光敏电阻,是利用半导体材料和其他材料的光特性实现可变电阻的功能。

二.材料不同:虽然有些时候两者用同样的材料如硅,砷化镓,但是光敏电阻的材料范围比光敏电阻的更广。

三.功能的不同决定了主要参数不同:光敏二极管,最高工作电压,暗电流,光电流,光电灵敏度、响应时间、结电容和正向压降等。

光敏电阻,标称电阻值、使用环境温度(最高工作温度)、测量功率、额定功率、标称电压(最大工作电压)、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等。四.功能的不同决定了结构不同:光敏二极管,两个电极间要求能够形成一个PN 结,而且为了加大导通电流,把一个电极的面积设计的很大,另一个相对很小。光敏电阻,只需要两个电极就行了。

测量信号的特征:人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。脉搏波的频率属于低频,且信息微弱,噪声强,因而信噪比低。

光电检测技术期末复习题

光电检测技术期末复习题

光电检测技术期末复习题

光电检测技术期末复习题

光电检测技术是一门研究光与物质相互作用的学科,广泛应用于光学通信、光电传感、光电显示等领域。为了帮助大家更好地复习光电检测技术,下面将提供一些期末复习题,希望对大家有所帮助。

一、选择题

1. 光电检测技术是指利用光与物质相互作用来实现信号的检测和处理。其中,以下哪个不属于光电检测技术的应用领域?

A. 光学通信

B. 光电传感

C. 光电显示

D. 光电热

2. 光电检测技术中,以下哪个器件可以将光信号转换为电信号?

A. 光纤

B. 光电二极管

C. 激光器

D. 光栅

3. 光电检测技术中,以下哪个器件可以将电信号转换为光信号?

A. 光纤

B. 光电二极管

C. 激光器

D. 光栅

4. 光电检测技术中,以下哪个器件可以实现光信号的放大和调制?

A. 光纤

B. 光电二极管

C. 激光器

D. 光栅

5. 光电检测技术中,以下哪个器件可以实现光信号的解调和检测?

A. 光纤

B. 光电二极管

C. 激光器

D. 光栅

二、填空题

1. 光电检测技术中,光电二极管是一种________器件,可以将光信号转换为电信号。

2. 光电检测技术中,光纤是一种________传输介质,可以实现光信号的传输。

3. 光电检测技术中,激光器是一种________器件,可以实现光信号的放大和调制。

4. 光电检测技术中,光栅是一种________器件,可以实现光信号的解调和检测。

5. 光电检测技术中,光电二极管的工作原理是利用光照射后产生的________效应。

三、简答题

1. 请简要介绍一下光电二极管的工作原理。

光电检测技术复习

光电检测技术复习
外光电效应:产生电子发射 内光电效应:内部电子能量状态发生变化
19
2.1.1 光电导效应
▪ 光电导效应:光照射的物质电导率发生改变, 光照变化引起材料电导率变化。是光电导器件 工作的基础。 物理本质:光照到半导体材料时,晶格原子或杂
质原子的束缚态电子吸收光子能量并被激发为传导态自 由电子,引起材料载流子浓度增加,因而导致材料电导 率增大。
光化学效应探测器
热电偶和热电堆 测热辐射计 热释电探测器
外光电效应
内光电效应
非放大型 放 大 型 光电导探测器 光磁电探测器 光生伏特探测器 真空光电管 光电倍增管
充气光电管 像增强器 本征型 掺杂型 非放大
放大型
摄像管
光敏电阻 红外探测器 光电池 光电三极管 光电二极管 光电场效应管
28
雪崩型光电二极管
热噪声存在于任何电阻中,与温度成正比,与频率无关,说
明热噪声是由各种频率分量组成,可称为白噪声。
34
7、散粒噪声:
或称散弹噪声,即穿越势垒的载流子的随机涨落(统计 起伏)所造成的噪声。
理论表明,在每个时间段内,穿越势垒区的载流子数或从阴
极到阳极的电子数都在一个平均值上下起伏。散粒噪声也属 于白噪声。
光电检测技术复习
1
第一章 绪 论
2
光电检测技术
▪ 光电传感器:
▪ 基于光电效应,将光信号转换为电信号的一种光电器件 ▪ 将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。

光电检测答案

光电检测答案

光电检测技术-复习大纲

2014春班

1.基本概念原理

1) Lamberts Cosine Law 的定义及解释。

I=I*cosa。朗伯余弦定律,朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该方向和法线之间夹角余弦变化。

2)照度与距离平方成反比定律

若均匀点光源向空间发射球面波,则点光源在传输方向上某点的照度与该点到点光源距离平方成反比。

3)亮度守恒定律

光在同一介质中传播时,若传输过程中无能量损失,则光能传输的任意表面亮度相等且守恒。

2.光源

1)发光的机理:热辐射、发光。

一、一类是物质受热,产生热辐射而发光;二、一类是物体受激发吸收能量

而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中,以光的形式放出能量。

2)光源类型:黑体辐射,非相干光,激光。区别是什么。

一、黑体辐射:能量按波长的分布仅与温度有关,随着温度不同,光的颜色

各不相同;

二、非相干光:相位无规则变化,总光强是各束光的总合,一般普通光源即

为非相干光;

三、激光光源:受激辐射,有很好的相干性。

....

3)激光器的主要构成部分及其作用。

①工作物质(又称激活媒质或增益介质):粒子有适当能级结构,可实现粒

子数反转;

②激励能源:抽运(又叫泵浦),即把大量粒子激励到激光上能级(高能级);

③光学谐振腔:选模(提高N即相干性),实现光学正反馈。

4)激光的特点。

高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性

5)何为黑体,黑体的辐射光谱特征(黑体辐射三定理)。

一、在任何条件下,对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体,

即吸收比为1的物体。

二、

①黑体发射的光谱是连续的;

光电检测与技术知识点总结

光电检测与技术知识点总结

光电检测与技术知识点总结

光电检测是通过光电传感器将光信号转化为电信号进行检测和测量的技术。

1. 光电传感器的分类:

- 光电开关:通过光电传感器的发射器和接收器之间的光束被遮挡或被恢复来触发开关动作。

- 光电传感器:通过光电传感器接收到的光信号的变化来检测目标物体的位置、颜色、形状等信息。

- 光电编码器:通过光电传感器接收到的光信号的脉冲数来测量目标物体的位置、速度等。

2. 光电传感器的原理:

- 光电开关:通过发射器发出的光束被目标物体遮挡或恢复,经过接收器接收后产生电信号,通过比较电信号的强弱来触发开关动作。 - 光电传感器:通过接收器接收到的光信号的强度、频率、相位等来检测目标物体的位置、颜色、形状等信息。

- 光电编码器:通过接收器接收到的光信号的脉冲数来测量目标物体的位置、速度等。

3. 光电传感器的应用领域:

- 工业自动化:用于物体检测、测量、计数等。

- 机器人技术:用于机器人的位置感知、障碍物检测等。

- 电子设备:用于手机、相机等设备的亮度感应、手势识别等。

- 安防监控:用于人体检测、入侵报警等。

4. 光电传感器的特点:

- 非接触式检测:光电传感器不需要与目标物体直接接触,可以在一定距离上进行检测。

- 高精度:光电传感器可以实现微小物体的检测和测量。

- 快速响应:光电传感器的响应时间通常在毫秒级别,适用于高速检测。

- 高稳定性:光电传感器的输出信号稳定,不受环境干扰影响。

以上是光电检测与技术的一些基础知识点总结,希望对您有帮助。

光电检测复习

光电检测复习

光电检测复习

第一章

1、什么是光电检测:采用不同的手段和方法获取信息,运用光电技术的方法来检验和处理信息,从而实现各种几何量和物理量的测量,称为光电检测。

2、构成:辐射源,光学系统,光电系统,电子学系统,计算机系统

第二章

1、什么是光电效应?光电效应:当光照射到物体上,使物体发射电子,或电导率发生变化、或产生光电动势等,这种因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应

外光电效应(光电子发射效应)被光激发产生的电子逸出物质表面,形成真空中的电子的现象内光电效应

被光激发所产生的载流子(自由电子或空穴)仍在物质内部运动,使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象内光电效应有:光电导效应、光生伏特效应等

2、什么是光电导效应?

光电导效应:因光照使半导材料中导带内的电子和价带内空穴浓度增加(即电子—空穴对增加),从而使电导率变大

光生伏特效应:光伏现象——半导体材料的“结”效应。PN 结的形成:扩散(多子)与漂移(少子)相平衡

光电池、光电二极管、光电晶体管、光电场效应管、PIN 管、雪崩光电二极管、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器(PSD )、电荷耦合器、光电耦合器件等

3、由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮蔽面之间的伏特现象称为丹倍效应。

半导体部分遮蔽、部分光照,载流子向遮蔽区扩散;电子迁移率大于空穴迁移率,遮蔽区积累电子+光照区积累空穴;形成光生伏特现象。

4、磁光效应:丹倍效应+载流子的洛伦兹偏转

5、半导体对光的吸收半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带,在价带中留下空穴,产生等量的电子与空穴,这种吸收过程叫本征吸收。

光电检测复习资料

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简答题

1、光电探测器常见的噪声有哪几类?分别简要说明。

(1)热噪声:由载流子热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声,热噪声

功率与温度有关

( 2)散粒噪声:随机起伏所形成的噪声

(3)产生--复合噪声:载流子浓度起伏引起半导体电导率的起伏,在外加电压下,

电导率的起伏是输出电流中带有产生--复合噪声

(4)1/f噪声:这种噪声功率谱近似与频率成反比

(5)温度噪声:是由于器件本身温度变化引起的噪声

2、光电二极管与一般二极管相比有什么相同点和不同点?

相同点:都是基于PN结的光伏效应而工作的

不同点:(1)就制作衬底材料的掺杂浓度而言,一般二极管要比光电二极管浓

度较高

(2)光电二极管的电阻率比一般二极管要高

(3)普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极

管是在反向电压作用下工作的,

(4)光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。

3、简述光电三极管的工作原理。

光电三极管的工作原理分为两个过程:一是光电转换;二是光电流放大。就是

将两个pn结组合起来使用。以NPN型光电三极管为例,基极和集电极之间处于

反偏状态,内建电场由集电极指向基极。光照射p区,产生光生载流子对,电

子漂移到集电极,空穴留在基极,使基极与发射极之间电位升高,发射极便有

大量电子经基极流向集电极,最后形成光电流。光照越强,由此形成的光电流

光电检测与技术知识点总结

光电检测与技术知识点总结

光电检测与技术知识点总结

一、光电检测基础知识

1. 光电效应:光子射入物质时,将能量传递给物质,或者将物质中的粒子激发出来。前者称为光吸收,后者称为光发射。

2. 光电效应分类:外光电效应、内光电效应和光热效应。

3. 光电效应的应用:光电管、光电倍增管、光电摄像管等。

二、光电检测技术基础

1. 光电检测器的分类:根据工作原理,可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。

2. 光电检测器的工作特性:光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。

3. 常用光电检测器:光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。

三、光电检测系统

1. 光电检测系统的基本组成:光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。

2. 光电检测系统的应用:测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。

3. 光电检测系统的误差来源:光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。

四、常用光电检测技术

1. 红外线检测技术:利用红外线的热效应,可以测量物体的温度和辐射功率。红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。

2. 激光雷达技术:利用激光的反射和散射,可以测量物体的距离和形状。常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。

3. 光纤传感器技术:利用光纤的传光特性,可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。

4. 图像传感器技术:利用图像传感器将光学图像转换为电信号,可以测量物体的尺寸和形状。常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。

5. 色彩传感器技术:利用色彩传感器测量物体的颜色和色差,可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。

光电检测技术光电检测技术试卷(练习题库)(2023版)

光电检测技术光电检测技术试卷(练习题库)(2023版)

光电检测技术光电检测技术试卷(练习题库)

1、光电检测系统通常由哪三部分组成?

2、光电效应包括哪些?

3、外光电效应

4、内光电效应

5、简述内光电效应的分类?

6、光电导效应

7、光生伏特效应

8、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件,按用途可分为哪几种?

9、激光的定义,产生激光的必要条件有什么?

10、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出?

11、CCD是一种电荷耦合器件,CCD的突出特点是以什么作为信号,CCD的基本功能是什么?

12、根据检查原理,光电检测的方法有哪四种?

13、光热效应应包括哪三种?

14、一般PSD分为两类,一维PSD和二维PSD,他们各自用途是什么?

15、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器,它的结构特点是有一个真空管,其他元件都在真空管中,真空光电器

16、响应度(或称灵敏度)

17、亮电流

18、光电信号的二值化处理

19、亮态前历效应

20、热释电效应

21、暗态前历效应

22、简述雪崩光电二极管的工作原理?

23、简述光生伏特效应与光电导效应的区别?

24、简述光生伏特效应与光电导效应的联系?

25、什么是敏感器?

26、简述敏感器与传感器的区别?

27、简述敏感器与传感器的联系?

28、简述发光二极管的工作原理?

29、简述PIN型的光电二极管的结构?

30、简述PIN型的光电二极管的工作原理?

31、简述PIN型的光电二极管的及特点?

32、简述光电检倍增管的结构组成?

33、简述光电检倍增管的工作原理?

34、简述CCD器件的结构?

35、简述CCD器件的工作原理?

36、举例说明补偿测量方法的原理?

2022年南京理工大学光电检测技术复习题

2022年南京理工大学光电检测技术复习题

2022《光电检测技术》复习题

一、选择题

1、关于光度量,正确的选项是〔〕

A、ΦC

的单位为W B、I 的单位为cd e

、Φ 的单位为lm D、E 的单位为lx

2、关于辐射度量,错误的选项是〔〕

A、E e 是描述扩展辐射源向外放射的辐射特性

B、Ie为从一个点光源发出的,给定方向上单位立体角内所辐射出的辐射通量

C、对于抱负的散射面,有E e= M e

D、Φe是辐射能的时间变化率

3、光电检测系统的核心是〔〕

A、处理电路

B、光电管

C、透镜

D、光电探测器

4、关于PMT,错误的选项是〔〕

A、使用时不宜用强光照

B、抗震性好

C、工作电流不宜过大

D、选大负载电阻来扩展频带

5、关于良好的光电放射材料,正确的选项是〔〕

A、光吸取系数要大

B、溢出深度要大

C、材料的溢出功要大

D、有肯定的电导率

6、雪崩光电二极管是利用〔〕效应制作的器件。

A、光电放射

B、压电

C、热电

D、内光电

7、外光电效应的光电探测器有〔〕

A、光电三极管

B、光电池

C、PMT

D、雪崩光电二极管

8、具有光电倍增的器件有〔〕

A、PMT

B、LED

C、雪崩光电二极管

D、PSD

9、探测微弱、响应速率较高的光信号,应承受〔〕

A、光电二极管

B、PMT

C、热释电探测器

D、光电三极管

10、某一材料在297K 下其禁带宽度E

g

=0.5(eV ),该材料制作的光电探测器的截止波长为〔〕

A、2.48 微米

B、248 纳米

C、1.24 微米

D、124 纳米

11、发光强度的单位为〔〕

A、流明

B、坎德拉

C、勒克斯

D、瓦

12、导带是〔〕

A、满带

B、禁带

C、允许带

D、价带

13、弱光注入是指〔〕

光电检测技术复习

光电检测技术复习

第一章

1利用光电传感器实现各类检测,即将被测量转换成光通量,再将光通量转换成电通量,并综合利用信息传输技术和信息处理技术,最终完成对各类物理量进行在线和自动检测。

光学变换:将被测量转换为光参量

光电变换:将光参量转换成电信号

处理电路:完成电信号的放大、调理及滤波,恢复信号

光电检测方法1直接作用法2差动测量法3补偿测量法4脉冲测量法光电检测的特点:1高精度2高速度3远距离、大量程4非接触检测5寿命长6具有很强的信息处理和运算能力

P6 图1-4要看

第二章

1、光电效应:在光线作用下,物体电子吸收入射光子的能量而产生相应电效应的一种物理现象。包括外光电效应和内光电效应。

外光电效应:光线照射物体内部电子逸出物体表面向外发射的现象

内光电效应:光线照射物体电导率发生变化或产生光生电动势的现象(光电导效应光生伏特效应)

2、光电导弛豫过程:光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流需要一定的时间,同样,光照停止后光电流也是逐渐消失。这个过程称为光电导弛豫过程也反应了光电导对光强变化的反应快慢程度,亦称为惰性。(惯性愈小,则定态灵敏度愈低,则电导弛豫愈高)

P13 2-2

3、光热效应:某些物质在受到光照射后,光子能量与晶格相互作用,振动加剧,由于温度升高而造成材料性质发生变化的现象称为光热效应。

包括三种:热释电效应辐射热计效应温差电效应

4、热噪声:由载流子的热运动引起的起伏就是电阻材料的热噪声。热噪声的特征:是由导体或半导体中载流子随机热激发的波动而

引起的。其大小与阻值、温度及工作带宽有关,与频率无关,是

一直白噪声。

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光电检测技术复习

第一章

1、直接测量: 是对被测量进行测量时,对仪表读数不经任何运算,直接得出被测量的数值。间接测量: 是测量几个与被测量有关的物理量,通过函数关系式计算出被测量的数值。

2、传感器与敏感器的概念及区别

传感器:将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出敏感器:将被测非电量转换为可用非电量的器件或装置

3、光电系统的基本模型:光发射机——光学信道——光接收机 4 、光接收机分为功率检测接收机(直接检测接收机或非相干接收机)和外差接收机

5、光电传感器的分类: 直射型、反射型、辐射型

第二章

1、本证吸收: 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激

发到导带,在价带中留下空穴,产生等量的电子与空穴,这种吸收过程叫本征吸收。

2、光电导效应: 某些物质吸收光子能量后产生本证吸收或杂质吸收,从而改变物质电导率的现象称光电导效应。

3、光电导增益:长度为L的光电导体在两端加上电压U后,由光照产生的光生载流子在电场作用下形成的外电流与光生载流子在内部形成的光电流之比。

器件的时间响应; tdr 载流子在两极间渡越时间。,M,4 、光电导器件为什么做成蛇形:可以保证有较大的受光面积减小电极之间的距tdr 离,从而既可减小载流子的有效极间渡越时间,也有利于提高灵敏度。 5 、杂质光电导效应:指杂质半导体

中的施主或者受主吸收光子能量后电离,产生自由电子或空穴,从而增加材料电导率的现象。

6、光生伏特效应: 光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象称为光生伏特效应,简称光伏效应。

7、在p 区产生的电子如果离结区较近,会有较大的几率扩散到结区边界,并在电场作用下加速运动,穿过势垒到达N区,产生积累。同样,N区产生的空穴也以同样的方式移动到P区,这样在P区积累了较多的正电荷,在N区积累了较多的

负电荷,使得在无光照时形成的势垒高度降低,相当于在PN结上加了一个正向电压。

8、光热效应: 某些物质在受到光照射后,由于温度变化而造成材料性质发生变化的现象。

9:响应度(或称灵敏度): 是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。光谱响应度:探测器在波长为入的单色光照射下,输出电压或电流与入射的单色光功率之比(积分响应度: 检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度(响应

时间:响应时间T是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数。频率响应:光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应(热噪声:载流子无规则的热运动造成的噪声。信噪比:信噪比是判定噪声大小的参数。是负载电阻上信号功率与噪声功率之比

散粒噪声:或称散弹噪声,即穿越势垒的载流子的随机涨落(统计起伏)所造成的噪声。

第三章

1、光电池是利用光生伏特效应直接将光能转/ 换为电能的器件。光电池的基本结构就是一个PN结

2、光敏电阻的结构:在绝缘材料装上梳形光电导体并封闭在金属或塑料外壳

内,再在两端连上电极。

3、光电池的伏安特性

J—T-p

()兀7。

光电池等效电路

光电池伏安特性曲线

IL为光电池等效电路中的恒流源Is为光电池等效二极管反向饱和电流Rd为光电池等效电路中串联电阻开路电压与入射光强成对数关系。而短路电流与入射光强成线性关系。

4、硅光二极管在无光照条件下,若给PN结加上一个适当的反向电压,则反向电压加强了内建电场,使PN结空间电荷区拉宽,势垒增大,使流过PN结的电流(称反向饱和电流或暗电流)很小。该反向饱和电流是由少数载流子的漂移运动形成的。

5、雪崩光电二极管:与光电倍增管相对应的半导体器件,具有十分高的响应

率、高的增益带宽乘积和极快的时问响应持性。(灵敏度很高响应速度快噪声大) 6从结构上分,LED分为:表面发光二极管、侧面发光二极管、平面LED圆顶形

LED超发光LED

7、激光器一般由工作物质、谐振腔和泵浦源组成,特性:单色性、高亮度、方向性、相干性

8、激光光源按工作物质不同分为:气体激光器,固体激光器,半导体激光器, 染料激光器

9、受激辐射:当能量为h v 12的入射光子激励已处于激发态的原子后,原子因受激而跃回基态,并发射出频率、位相和方向都与入射光子相同的能量为h v 12的光子。

10、光电耦合器件是发光器件与光接收器件组合的一种器件,它是以光做媒质那输入端的电信号耦合到输出端,因此也称光耦合器

11、热释电器件的特点?具有较宽的频率响应,工作频率接近兆赫兹,远远超过其它热探测器的工作频率。/? 热释电器件的探测率高;?热释电器件可以有大面积均匀的敏感面,而且工作时可以不外加接偏置电压

12、热释电器件在恒定辐射作用的情况下输出地信号电压为零。只有在交变辐射的作用下才会有信号输出

13、各种光电器件按的性能比较

典型的光电器件在动态特性方面,即频率响应和事件响应,以光电倍增管和光电二极管(尤其是PIN 和雪崩管)为最好,光电特性方面(即线性),以光电倍增管、光电二极管、光电池为最好,在灵敏度方面,以光电倍增管、雪崩光电二极

管、光敏电阻和光电三极管最好,输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管与光电三极管,外加电压最低的是光电二极管、光电三极管,光电池不需要外加电源,暗电流光电倍增管与光电二极管最小,光电池不加电源时无暗电流,长期工作后,稳定性方面,光电二极管、光电池最好,其次是光电三极管,在光谱响应方面,光电倍增管和CdSe光敏电阻最宽。

热电器件和光子器件的区别:热电器件:响应波长无选择性,响应慢。光子器件响14、

应波长有选择性,响应快。

第四章

1、转折电压U0:对应于曲线转折点M处的电压值。初始电导GO:非线性区近似

直线的初始斜率。结间漏电导G:线性区内各平行直线的平均斜率。光电灵敏度S: 单位输入光功率所引起的光电流值。

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