光电测试技术复习资料

PPT 中简答题汇总

1. 价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。施主能级和受主能级的定义及符号。

答：

施主能级：易释放电子的原子称为施主，施主束缚电子的能量状态。 受主能级：容易获取电子的原子称为受主，受主获取电子的能量状态。 2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产生的条件及其定义。 半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。

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。

产生本征吸收的条件：入射光子的能量（ h V 要大于等于材料的禁带宽度 曰

3. 扩散长度的定义。扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。多子和少子在扩散和漂移中的 作用。

扩散长度：表示非平衡载流子复合前在半导体中扩散的平均深度。 扩散系数D （表示扩散的难易）与迁移率 卩（表示迁移的快慢）的爱因斯坦关系式:

D=（kT/q ）卩 kT/q 为比例系数 漂移主要是多子的贡献，扩散主要是少子的

贡献。

4. 叙述 p-n 结光伏效应原理。

当 P-N 结受光照时，多子（ P 区的空穴， N 区的电子）被势垒挡住而不能过结，只有

少子（ P 区的电子和 N 区的空穴和结区的电子空穴对）在内建电场作用下漂移过结

,这导致

在 N 区有光生电子积累，在 P 区有光生空穴积累，产生一个与内建电场方向相反的光生电 场，其方向由

P 区指向 N 区。

5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？ 在某些绝缘物质中，由于温度的变

化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。 因为在恒定光辐射作用下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的 光辐射不会有响应。

6. 简述红外变象管和象增强器的基本工作原理。

红外变象管： 红外光通过光电导技术成象到光电导靶面上，形成电势分布图象，利用调制 的电子流使荧光面发光。

象增强器： 光电阴极发射的电子图像经电子透镜聚焦在微通道板上，电子图像倍增后在均 匀电场作用下投射到荧光屏上。

7. 简述光导型摄像管的基本结构和工作过程 基本结构包括两大部分： 光电靶和电子枪 。 工作过程：通

过光电靶将光学图象转变成电学图象，电子枪发出的电子束对光电靶进 行扫描，将电学图象转换成仅随时间变化的电信号（视频信号）传送出去。

价带 导带 禁带

原子中最外层电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带； E V (valence)

价带以上能量最低的允许带称为导带； 导带与价带之间的能量间隔称为禁带。

E C (conduction) Eg(gap)

E D (donor)

E A (acceptor )

8. 简述一维CCD摄像器件的基本结构和工作过程。

基本结构：光电二极管阵列，CCD移位存储器，输出机构。

工作过程：光电二极管阵列通过光电变换作用和光电存储作用积累光生电荷，然后光生电荷并行地流入CCD移位寄存器，通过输出机构串行地转移出去。

9. 叙述半导体激光器和发光二极管的发光原理

半导体激光器发光原理：PN结正偏时结区发生粒子数反转，导带中的电子产生自发

辐射和受激辐射，在谐振腔中形成了光振荡，从谐振腔两端发射出激光。

发光二极管的发光原理：发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由

N区注入到P区的电子，在PN结附近分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。10叙述电光调制器克尔盒的工作原理

当非偏振光经过起偏器后变为平面偏振光，当给克尔盒加电压时，通过它的平面偏振光改变其振动方向，在检偏器光轴方向上产生光振动的分量。

光源■盘

的光半介-段

11. 试述声光偏转器的工作原理。

激光束入射到超声媒质中产生衍射，此衍射光强度和方向随超声波强度和频率的改变而变化，因超声波与光的相互作用产生的声光效应，就是声光偏转器的工作原理。

PPT 中计算题汇总

1. 一支氦氖激光器(波长 63

2.8nm )发出激光的功率为2mw 。该激光束的平面发散角为 Imrad ，激光

器的放电毛细管直径为 1mm 。求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、 光出射度。

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2. 计算出300K 温度下掺入1015/cm 3硼原子的硅片中电子和空穴的浓度及费米能级，画出其 能带图。

(当 300K 时，n i =1.5x1O 10/cm 3,Eg=1.12eV )。

(k ：波耳兹曼常数，1.38 X 103J/K , 1C 约相当于6.25 X 10A 个电子的电量。) 为P 型半导体，则 空穴浓度为p=Na=1015/cm 3

电子浓度为 n= n i2/ Na=2.25 x105/cm 3

费米能级为 Efp :- E - kT ln^ =Ei-0.29ev

3. (a )求在300K 时，本征硅的电导率；

(b )倘若每108硅原子中掺入一浅能级施主杂质原子，求出电导率。

(硅的原子数为

5x1022个/cm 3，迁移率 w =1350cm 2/(V • s p =480cm 2/(V s))

基本电荷 e = 1.6 X 10 A -19库仑

4、W ： 300K 时.車征时的电鼻第

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4. (a )具有11级倍增极的光电倍增管均匀分压，负高压 1200V 供电。阴极灵敏度为

20卩A/lm 阴极入射光的照度为 0.1lx ，阴极有效面积为2cm 2，各倍增极二次发射系数均相 等为4,光电

子的收集率为 0.98,倍增极的电子收集率为 0.95，试计算倍增系统的放大倍

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