光电检测填空题库

题库1．一般电子检测系统由传感器、信号调理器和输出环节组成。

2．光电三极管有 2 个PN结，其中起光电变换作用的是集电结。

3．根据光源、光学系统和光电转换器件放置位置的不同，光电传感器可分为：直射型、反射型和辐射型。

4．光电检测器输出与输入辐射功率的比称为响应度。

5．达到内部动态平衡的半导体PN结，在光照的作用下，在PN结的两端产生电动势，称为光生电动势。

6．入射光辐射到检测器后或入射光被遮断后，光电检测器件输出上升到稳定值或下降到照射前的值所需要的时间称为响应时间。

7．光电耦合器由发光器件和受光器件封装在一个组件内构成。

8．负载电阻上的信号功率与噪声功率比称为信噪比。

9．光电池按用途可分为：太阳能光电池和测量用光电池。

10．光电池的输出电压与输入辐射照度成对数关系。

11．光电池的输出端短路电流与光照度成线性关系，这关系常用于光电池检测。

12．PIN管是光电二极管中的一种，在P型半导体和N型半导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半导体。

13．光电倍增管是建立在光电子发射效应、二次电子发射效应和电子光学理论的基础上，能够将微弱光信号转换成光电子并获得倍增效应的真空光电发射器件。

14．发光二极管是少数载流子在PN结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源，也称作注入式场致发光光源。

15．相干计量、全息照相、全息存储等就利用了激光相干性好的特点。

16．噪声系数是描述放大器或其它电路的噪声性能，噪声系数F的定义为放大器总的输出噪声功率与源电阻在放大器输出端的噪声功率之比。

17．要使前置放大器获得最佳噪声性能，必须满足噪声匹配条件，即要求信号源阻抗等于最佳源阻抗。

此时放大器的噪声系数最小。

18．光检测器的平方律特性：光电流正比于光电场振幅的平方，电输出功率正比于入射光功率的平方。

19．直接检测系统的输出信噪比是输入信噪比的平方，所以它不适用于输入信噪比小于1或微弱光信号的检测。

20．脉冲激光测距仪由脉冲激光发射系统、接收系统、控制电路、时钟脉冲振荡器以及计数显示电路等组成。

21．当不考虑检测器本身噪声影响，只包含输入背景噪声的情况下，外差检测器的输入信噪比等于输出信噪比。

22．光纤纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2，则n1 大于n2（大于、等于或小于）。

23．偏振调制利用了普克尔效应、法拉第磁光效应和光弹效应等物理效应。

24．若要使光电检测系统不受光源的影响，应采用浮动阈值二值化处理电路。

25．光电检测系统一般分为主动式和被动式。

无自身光源，其光热射发射来自被测物体的是被动式。

26．受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换后由检测机构可直接得到所求被测物理量，这种测量方法是直接作用法。

27．光电效应包括：外光电效应和内光电效应。

28．光伏效应与光照相联系的是少数载流子的行为，其寿命通常很短。

所以以光伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度。

29．光电检测器输出与输入辐射功率的比称为响应度。

光电检测器件输出的电流或电压与入射光通量之比称为光谱响应度。

30．热噪声是由载流子无规则的热运动造成的。

31．散粒噪声是穿越势垒的载流子的随机涨落所造成的噪声。

32．光敏电阻工作电流大，可达数毫安级别。

33．光敏电阻灵敏度高，光电增益可以大于 1 。

34．光敏电阻的时间常数较大，所以其上限频率低（高或低）。

35．在最佳负载时，光电池能输出最大输出功率。

36．PIN管的本征层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安到数微安量级。

37．对于PIN管，由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，且集中在本征层，从而结电容要进一步减小，使频带宽度变宽。

38．发光二极管可分为：顶发光型LED和侧面发光型LED。

39．光电耦合器由发光器件和受光器件封装在一个组件内构成；40．图解法适用于大信号状态下的电路分析，在大信号状态下，可定性地输出信号的波形畸变。

41．一般光电检测器件中主要的噪声是热噪声和散粒噪声。

42．热噪声存在于任何电阻中，与温度成正（正或反）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。

43．直接检测系统在系统设计时，在检测到信号的基础上尽可能减小系统视场角。

44．计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类，均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。

45．光外差检测的光探测器的输出包含有信号光的全部信息：振幅、频率和相位等。

46．光的调制方式有多种，利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致光强度发生变化来实现敏感测量的，是利用了光的强度调制方式。

47．将光电信号转换成0，1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。

48．光纤按其折射率的分布情况，可以将光纤划分为阶跃型和梯度型两种。

49．光接收机有两种类型，一种是功率检测接收机，另外一种是外差接收机。

50．通过各种光学元件和光学系统，将被测量转换为光参量的过程称为光学变换。

光信息经由各种光电器件，如光电热敏器件等，实现由光向电的转换，称为光电转换。

51．根据检测原理，光电检测的基本方法可分为：直接作用法、差动测量法、补偿测量法和脉冲测量法。

52．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，这种效应称为光电导效应。

53．光热效应可分为：热释电效应、辐射热计效应及温差电效应。

54．光敏电阻强光下光电线性度较差，弛豫时间过长，频率特性差。

55．依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。

56．光电池是一种利用光生伏特效应制成的不需加偏压就能将光能转化成电能的光电器件。

57．光敏电阻的光电导率随温度升高而下降。

58．PIN管的PN结内电场基本上全集中于本征层中，从而使PN结双电层的间距加宽，结电容变小。

时间常数变小，频带变宽。

59．雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。

60．光电三极管正常运用时，集电极加正电压。

因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置。

61．激光定位、导向、测距等利用了激光方向性好的特点。

62．光耦合器件有透光型与反射型两种。

63．温度一定时，热噪声只与电阻和通频带有关，因此热噪声又称电阻噪声或白噪声。

64．低噪声前置放大器的任务：放大光电检测器件所输出的微弱电信号、匹配后置处理电路与检测器件之间的阻抗。

65．按光纤传输模式数划分：单模光纤和多模光纤。

66．光的调制方式有多种，偏振调制是利用光偏振态的变化来传递被测对象的信息。

67．利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或传播常数发生变化，而导致光的相位变化，这种调制是相位调制。

名词解释1．差动测量法:利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比可反应被测量的大小。

2．光伏效应：达到内部动态平衡的半导体PN结，在光照的作用下，在PN结的两端产生电动势，称为光生电动势。

这就是光生伏特效应。

也称光伏效应。

3.热噪声：由于载流子无规则热运动产生的噪声，所以称之为热噪声。

4.光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显着增加而电阻减少的现象5．法拉第磁光效应：平面偏振光通过带磁性的物体时，其偏振光面将发生偏转。

6．光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。

它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量。

7．响应时间τ：描述光电检测器对入射辐射响应快慢的一个参数。

8．光热效应：材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质发生变化．9．噪声系数：放大器总的输入噪声功率与源电阻在放大器输入端的噪声功率之比。

10．光弹效应：在垂直于光波传播方向上施加应力，被施加应力的材料将会使光产生双折射现象，其折射率的变化与应力有关。

这种应力双折射现象称为光弹效应。

11．补偿测量法：是用光或电的方法补偿由被测量变化而引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，其大小反应被测量变化大小。

12. 光电效应：照射到物体表面上使物体发射电子、或导电率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性发生改变统称为光电效应。

13．温差电效应：由两种材料制成的结点出现温差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流。

14．光纤的色散：不同成分的光传输群速度不同引起的脉冲展宽的物理效应。

15. 普克尔Pockels效应(电光效应)：压电晶体受光照射，并在与光照正交的方向上加以高压电场时，晶体将呈现双折射现象，称之为普克尔效应。

问答题1．简述光电二极管与光电池的结构和特性异同。

2．在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点，？为什么要把光敏电阻制造成蛇形？在微弱辐射下，光电导材料的光电灵敏度是定值，光电流与入射光通量成正比，即保持线性关系。

因为产生高增益系数的光敏电阻电极间距需很小（即t tt小），同时光敏电阻集光面积如果太小而不实用，因此把光敏电阻制造成蛇形，既增大了受光面积，又减小了极间距。

?3．说出PIN管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点，为什么PIN管的频率特性比普通光电二极管好？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。

特点：①结电容小，频率相应高。

最大特点是频带；②可承受较高的反向电压，线性输出范围宽；③量子效率较高；④不足是输出电流很小，约在微安量级。

二）雪崩光电二极管（APD)?（1）结构原理：雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的，其工作原理如下图所示。

雪崩光电二极管工作电压很高，约为100～200V，接近反向击穿电压。

结区内电场极强，光生载流子在这种电场中的得到了极大的加速，同时与晶格原子发生碰撞产生电离，产生更多的电子空穴对。

新生的电子空穴对在强电场作用下重复这一过程，形成结电流的雪崩效应。

工作特点：灵敏度高；电流增益大，可达tt t~tt t；响应速度特别快，硅和锗雪崩光电二极管带宽可达100GHz。

?PIN光电二极管频率特性比普通光电二极管好的原因：PIN光电二极管PN结间距离大，结电容很小。

由于工作在反偏状态，随着反偏电压增大，结电容变得更小，从而提高了PIN 光电二极管的频率响应。

4．为什么说光电池的频率特性不是很好?（1）光电池的光敏面做的较大，因而极间电容较大（2）光电池工作在第四象限，有较小的正偏电压存在，光电池内阻值低，且随入射光功率变差。

因此光电池频率特性不好。

5．简述光电检测器件和热电检测器件原理、性能和及应用等方面的差异。