光电测试技术复习资料汇编

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：

价带：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)

导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；E C(conduction)

禁带：导带与价带之间的能量间隔称为禁带。Eg(gap) 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。E D(donor)

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。E A( acceptor )

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E g

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。

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, 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 火光。

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。

P >4 光源

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。

然后光生电荷 s

—克尔效应

的光学介质

PPT中计算题汇总

1•一支氦氖激光器（波长632.8nm ）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。

①(A) = (Z) -683x0,265x2x10 1= 0.362/m

” f/Q _ AQ

A52^Rh r

3尹

△电皿一0362

2;r( I - cos &) 2^(1- cos 0.001)

-—- = l r46xlO h

= 4.6xltf/iw/m2

2.计算出300K温度下掺入1015/cm3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=i.5x1010/cm ；Eg=1.12eV）。

（k:波耳兹曼常数， 1.38 X 103J/K, 1C约相当于6.25 X 10人1个电子的电量。）

为P型半导体，则

空穴浓度为p=Na=1015/cm3

电子浓度为n= n白Na=2.25 x105/cm3

N a

费米能级为E f P:- E i「kT In - =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

3 2 2

个/cm，迁移率由=1350cm/(V s), ®=480cm/(V s))

基本电荷e = 1.6 X 10 A-19库仑

4.解：(a) 300K时.本征硅的电导率

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(b)掺杂率10^*,则掺入的施主嵌度为冲，=八C 池■=,小'■

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