光电测试技术复习资料汇编
光电检测复习资料..
光电检测复习资料..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，由此形成的光电流越4、简述声光相互作⽤中产⽣布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。
产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。
特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、什么是热释电效应？热释电器件为什么不能⼯作在直流状态？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。
光电检测技术与应用期末考试复习资料
26、 外差检测：a、外差检测增益高，b、微弱光线下，外差检测表现出十分高的转换 增益，c、光外差检测方式具有天然检测微弱信号的能力。 27、 外差检测输出电流包含有信号光的振幅、 频率和相位的全部信息， 这是直接检测所 做不到的。 28、 信噪比用来衡量其质量的好坏，其灵敏度的高低与此密切相关。 29、 直接检测方法不能改善输入信噪比。 30、 对应检测电路的不同工作状态，频率特性可有不同的简化形式。 31、 在保证所需检测灵敏度的前提下获得最好的线性不失真和频率不失真是光电检测 电路设计的两个基本要求。 32、 检测电路频率特性的设计包括：a、确定信号的频谱分布，b、确定多级光电检测 电路的允许通频带宽和上限截止频率，c、确定单级检测电路的阻容参数。 33、 光敏电阻与其他半导体光电器件相比，有以下特点：a、光谱响应范围宽，b、工 作电流大，可达数毫安，c、所测的光电强度范围宽，即可测弱光也能侧强光。d、灵敏 度高，e、无选择极性之分，使用方便。 34、 硅光电二极管与硅光电池相比，前者掺杂浓度低。 35、 光生伏特效应是指光照射在半导体 PN 结或金属和半导体的接触面上时，会在 PN 结或金属半导体接触面上产生光生电动势的现象，属于内光电效应。 36、 光电检测电路设计的原则： 保证光电器件和后续电路的最佳工作状态， 基本要求： a、灵敏的光电转换能力，b、快速的动态响应能力，c、最佳的信号检测能力，d、长期 工作的稳定性和可靠性。 37、 条形码识别：a、要求建立一个光学系统，b、要求一个接受系统能够采集到光点 运动时打在条形码条符上反射回来的反射光，c、要求一个电子电路将接受到的光信号 不失真的转换成电脉冲。 38、 L=（1） （2） （ 3） （4）第一个括号是目标辐射特性及大气透过率对作用距离的影响， 第二和第三个括号是表示光学系统及检测器特性对作用距离的影响，第四个括号是信息 处理系统对作用距离的影响。 39、 φ=Ad/f²，增大视场角φ时，可增ห้องสมุดไป่ตู้检测器面积或减小光学系统的焦距，这两个方 面对检测系统的影响都是不利的：a、增加检测器的面积意味着增大系统的噪声，b、减 小焦距使系统的相对孔径加大，这也是不允许的，另一方面视场角增大后引入系统的背 景辐射也增加，使系统灵敏度下降。 40、 硅光电池的负载特性：a、光电流在弱光下与光照度呈线性关系，b、光照增加到 一定条件时光电流趋于饱和，c、负载大的时候更易出现 饱和，要获得较大的线性度负载不能太大。
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。
2) 光敏电阻的分类：本征光敏电阻和掺杂光敏电阻； N 型半导体的光敏特性 较好，所以一般使用较多的就是 N 型半导体光敏电阻； 3. 光敏电阻应用电路---用光敏电阻设计一个光控电路组成分析： 如图所示就是一个光控开关的控制电路应用； 在图中， 是从 220V 高压接过来的电路， 所以电路可以分为两个部分， 第一部分： 电阻 R、 二极管 VD、 电容 C 组成的半波整流滤波电路；还有第二部分就是 光敏电阻、继电器 J、开关 组成的控制部分； ② 电路功能分析： 光照弱阻值大继电器 J 无法启动灯路电阻小，电流走灯路 灯亮了； 光照强阻值小电流都流过来了继电器 J 启动工作开关常闭了灯灭了 4. 习题： 4.1 光敏电阻有哪些优点：可靠性好 、体积小、灵敏度高、反应速度快、光谱特 性好 4.4 光敏电阻 R 与 Rl=2KΩ 的负载电阻串联后接于 Ub=12V 的直流电源上，无光 照时负载上的输出电压为 U1=20mv，有光照时负载上的输出电压 U2=2v， 求 （1）光敏电阻的暗电阻和亮电阻值； （2）若光敏电阻的光电导灵敏度 Sg=6*10^-6 s/lx，求光敏电阻所受的照度。 解:
n0
在如图所示的光纤传输示意图中，一束光 以 θ0 入射到端面，折射成θ1， 之后在纤 芯内以ψ1 的角度产生全反射，并且以相同的角度反复全反射向前传输，直至从光纤的 另一端射出，这就是光纤的传光原理； 图中的虚线表示入射角θ0 过大而不能产生全反射， 直接溢出了， 这叫光纤的漏光；
光电测试技术复习总结
光传感原理与技术1.光电测试方法有非接触、高灵敏、高精度的特点，能够实现三维形貌、相关性、实时测量2.光电测试技术特点原理上：采用激光光源，单色性、方向性、相干性和稳定性都远远优于传统光源；从光机结合的模式向光机电算一体化的模式转换;从主观光学发展成为客观光学功能上：从静态测量向动态、实时测量发展；从逐点测量向全场测量发展；从低速测量向高速测量发展，同时具有存储、记录功能。
3.一个测量过程通常包括定位、瞄准、读数、数据处理等步骤。
4.按照误差的性质可以分为三类:系统误差,偶然误差,粗大误差.5.测量误差的表述---不确定度.6.对准又称横向对准，是指一个目标与比较标志在垂直于瞄准轴方向上的重合或置中; 调焦又称纵向对准，是指一个目标与比较标志在瞄准轴方向上的重合;7.用人眼进行调焦的方法:清晰度法,消视差法 8.由几何焦深造成的人眼调焦标准不确定度为: 由物理焦深造成的人眼调焦的标准不确定度:9.人眼直接观察的调焦标准不确定度 单次测量的标准不确定度对准标准不确定度（清晰度法） 调焦标准不确定度（消视差法）11.像质优良的望远镜和显微镜的单次对准标准不确定度最小只能达到它的理论分辨率的1/6~1/10 望远镜:γmin=(1/6~1/10)α α=1.02λ/D(D 为入瞳直径) 显微镜:△ymin=(1/6~1/10)ε ε=0.51λ/NA (NA 为数值孔径)12.两种调焦方法不确定度的讨论：系统出瞳直径D `≥2mm 时，用消视差法准确度高； D `≤1mm 时，用清晰度法准确度高；1mm ＜D `＜2mm 时，两种方法准确度相差不多。
13.光电对准按工作原理分类：光度式、相位式；目前，光电对准装置可分为光电显微镜和光电望远镜两大类，两类仪器对准标准不确定度分别达到 0.01μm ~ 0.02μm 和 0.05″~ 0.1″。
14.定焦实质上是确定物镜的最佳像面的位置。
光电定焦的具体方法有多种，如：扇形光栅法、小孔光阑法、刀口检验法、MTF 法等15.平行光管测量中的注意事项：a ．平行光管、被测透镜和观测系统三者的光轴基本重合；b ．通过被测透镜的光束尽可能充满被测透镜的有效孔径。
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。
脉搏波频率范围是0.1~60Hz，主要频率分量一般在20Hz内。
人体手指末端含有丰富的小动脉，它们和其它部位的动脉一样,含有丰富的信息。
测量原理:随着心脏的跳动手指尖的微血管发生相应的脉搏的容积变化，光发射电路发出的特定波长的光透过手指到光电器件，此过程被检测生理量(人体的脉搏)转换成光信号，通过光电器件转换为电信号，送入前级放大电路将信号适当放大，经过滤波电路除去其中的噪声得到需要频率范围内的信号，再将脉搏信号进行放大和后级的处理，通过示波器显示出来，进一步进行观测。
光电测试考试资料整理
光电测试考试资料整理第一章：1.试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。
答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。
因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。
目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。
除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。
通常把这个短波限确定在X射线(Roentgen射线)与y射线(Gamma射线)波段。
这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。
2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节(4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像.4.什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。
答：[1]变像管：接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
光电检测技术复习
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
IP
U L
A
U L
q( nn
p p
)A
qUN L2
(
n
p
)
主要特性参数
• 光电灵敏度 g p Sg E
• 用负载电阻实现电流电压转换
• 用运算放大器实现电流电压转换
光电倍增管的应用
– 负电子亲合势及其特点
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
D2
D4
D1
D3
D5
U1 U2 U3
U4 U5
U6
A阳极 μA
I p I0 (e kT 1)
硅光电池
• 特性参数
– 光照特性——开路时、短路时、有限负载时
线性区
IL
Uoc1 Uoc2 Uoc3 Uoc4
Isc1 Isc2
Isc3
E1
U
E2
E3 E4
RL2
Isc4
RL1
硅光电二极管和三极管
• 一般在反向偏压下工作
I
E=0
U
E1
E2 光导工作区
qU
IL I p I0( e kT 1) IP I0 IP SEE
光电检测技术期末试卷试题大全复习资料
1、光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应@噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。
（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。
内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。
内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
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著增加而电阻减少的现象。
光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。
5、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？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、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？（交变辐射）8、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？（电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。
）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。
（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。
（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。
）12、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，真空光电器件包括哪两类。
光电检测技术总复习
第五部分 典型应用 （2学时）
1.光电测绘技术（1学时）
①光电准直（0.5学时） ②光电测距 ③光电测角（0.5学时） ④光电自动测图
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2.微弱信号检测技术（1学时）
① 锁相放大器*（利用相敏检波器） ② 取样积分器（BOXCAR平均器） ③ 光子计数系统
束缚面电荷密度＝自发极化强度 温度低时，自发极化强度大； 温度高时，自发极化强度变小，相当于释放电荷
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当温度高于某一特定值时，自发极化强度变为 零。此温度称为居里温度。
（二）工作条件
热释电器件工作在交流信号下，或外界环境如 光照不稳定且外界的调制频率
f>1/τ τ为晶体内部自由电荷起中和作用的时间
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第三部分 检测电路与微机接口 （14学时）
1. 光电信号检测电路设计（重点）
① 缓变光信号检测电路设计 （4学时）
② 交变光信号检测电路设计 （4学时）
③ 光信号检测电路的噪声设计 （2学时）
④ 光信号的放大电路
（2学Байду номын сангаас）
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第一节 缓变光信号检测电路设计
方法：静态计算
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第一部分 光电检测技术基础
（2 学时）
概述： （ 0.5学时） 一、 辐射度量与光度量（ 0.3 学时）
二、 半导体物理基础 （1 学时）
三、光电效应
（ 0.2 学时）
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一、 辐射度量与光度量
（一）光辐射度量 辐射是一种能的形式。它有电磁本质， 又具有量子性质。辐射能及其引起的特性 以能量或有效的物理量来测量。
IK=SK·ΦK （2）爱因斯坦定律（光电发射第二定律）
光电检测技术复习(汇总)
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我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
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基本特性 光敏电阻的基本特性参数包括光电特性、 伏安特性、 温度特性、 时间响应、 光谱响应等。 1) 光电特性--电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏 定义光敏电阻 γ 值时必须说明其照度范围，否则 γ 值没有实际意义。 光敏电阻的 γ 值反映了在照度范围变化不大或照度 的绝对值较大甚至光敏电阻接近饱和情况下的阻值 与照度的关系。 2) 温度特性 光敏电阻为多数载流子导电的光电器件，具有复杂 的温度特性。 降低或控制光敏电阻的工作温度是提高光敏电阻工作 稳定性的有效方法。这对长波长红外辐射的探测极为 重要。 温度升高导致： 载流子的定向移动性变差，大量的光生载流子热运 动剧烈发生复合。 半导体、光生伏特效应也是此温度特性。 3) 时间响应（惯性，与入射辐射信号的强弱有关）
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6) 光电二极管与电子二极管的区别？ 光电二极管 流动 电子流向 流动少子，电流弱 加反向偏压， 增大内建电场 电子二极管 流动多子，电流强 加正向偏压，抵消内建电场
问题六 常见器件名称英文缩写全称 PMT： Photo-multiple tube 光电倍增管 APD： Avalanche Photo Diode 雪崩光电二极管 PSD： Position Sensing Detector 光电位置敏感器件 CCD： Charge-coupled Device 电荷耦合元件 CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物(PMOS 管和 NMOS 管)共同构成的互补型 MOS 集成电路制造工艺
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增大线宽，而不是长度
4. 光生伏特效应（重点） 1) 光生伏特效应是什么？ 基于半导体 PN 结基础上的一种将光 能转换成电能的效应。当入射辐射作 用在半导体 PN 结上产生本征吸收时， 价带中的光生空穴与导带中的光生电 子在 PN 结内建电场的作用下分开， 并分别向如图 1-11 所示的方向运动， 形成光生伏特电压或光生电流的现象。 2) PN 结形成过程中载流子的流动？ i. P 区空穴为多子，电子为少子，空穴浓度高，N 区相反，在浓度 梯度的牵引下，P 区空穴向 N 区移动，N 区电子向 P 区移动，扩 散过程中伴随着复合； ii. 形成内建电场，方向 N->P，内建电场阻碍扩散运动的进一步进 行，将空穴导向 P 区，电子导向 N 区； iii. 内建电场力 = 扩散力，二者达到动态平衡，中间区域形成少数 载流子移动的区域， 称为耗散区， 为光生载流子的捕捉和探测提 供场所。
《光电检测》 复习精华
《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 ·K5、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】P5215、【简答】吸收比和吸收系数定义有什么差别？P52（P23）。
吸收比：被媒质内部吸收的功率与入射辐射功率的比值。
吸收系数：媒质吸收引起辐射功率减少的相对值dP/P ，与辐射在媒质内传播的距离成正比，即x PP d d α=−，在这里α称为材料的吸收系数。
第二章 光辐射探测器1、依光辐射与物质相互作用原理的不同可把光辐射探测器分为光子探测器和热探测器两大类。
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 g3. 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。
光电检测技术知识点汇总
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光生伏特效应）。
2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。
结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。
4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光生伏特模式）。
5、变象管是一种能把各种（不可见）辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。
6、固体成像器件（CCD）主要有两大类，一类是电荷耦合器件（CCD），另一类是（SSPD）。
CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD（表面沟道电荷耦合器件）是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。
8、场致发光有（粉末、薄膜和结型三种形态。
9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极（PEA）和负电子亲合势光电阴极（NEA），正电子亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。
10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。
11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。
12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。
13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相干）和（非相干）光源。
14、光纤的色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。
15、光纤面板按传像性能分为（普通OFP）、（变放大率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。
16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的（集光）能力，决定了能被传播的光束的半孔径角17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有一个（真空管），其他元件都置于（真空管）。
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光电检测复习资料(有答案)光电检测复习资料简答(6′×5)长波限实际值小于理论值的原因LED为何正偏，光电二极管为何反偏光电池特性曲线分析用PSD测量两平面的相对平行度环境监测计算(10′×5)光敏电阻光电二极管光电倍增管视场角填空(1′×20)1.ZeS基于场致发光。
2.砷化镓禁带宽度1.44,那么其长波限为_861.11nm_()，实验值测得的长波限是1000nm，原因是1在振荡过程中，经多次反射后，长波和短波吸收不一样，短波更易被吸收，长波被吸收少。
2随着PN结的温度的升高，波长向长波方向移动。
3.已知Δf的值为1，量子效率η的值为1，那么直接检测的最小功率相当于2个光子，相干检测的最小功率相当于1个光子。
()4.求量子效率：5.如果两块光栅的栅距均为P=0.2mm，两光栅的栅线夹角为θ=1°。
所形成的莫尔条纹的宽度__11.46mm__()。
若光电探测器件测出莫尔条纹共走过12个，两光栅相互移动的距离___2.4mm__(L=NP)。
6.SI(λ)＝Iλ/dPλl，这称为光谱灵敏度。
用相位测距法测量距离，设被测距离最大范围为10Km，要求测距精度为1cm，而各尺的测量精度为1‰。
试给出测尺的个数以及各测尺的长度和频率。
如果题目精度为1%，那么需要三把尺子，一把10KM，能精确到100m。
还需要一把100m的尺子，能精确到1m，再要一把1m的，能精确到1cm。
综上需要三把尺子。
对应工作频率.第三章P52,第六题。
用CdS光敏电阻用做光电传感器，光敏电阻最大功耗为300mW，。
(电子电荷量e：1.6×10-19，普朗克常量h：6.63×10-34)(主要涉及公式：)(，ΔU=ΔI×RL)。
光电检测技术复习知识点
光电检测技术复习题库
1、光电倍增管的增益？
2、滤波器的频带宽度？
3、相敏检波器的作用？
4、光敏二极管正常工作时需要加什么样的偏压？
5、四项交流信号？
6、光电耦合器件、光电倍增管等器件的缩写符号？
7、绝对黑体？
8、外光电效应中，发射出的光电子最大动能与光强是否有关，为什么？
9、什么是正向偏置电路？什么是反向偏置电路？什么是零伏偏置电路？
10、在外观检测中光源一般有哪几种？对光源的要求是什么？
11、视频信号处理方法？
12、正温度系数？负温度系数？哪些材料是正温度系数？哪些是负温度系数？
13、什么是临界角？
14、光纤中光传播的原理？
15、发光二极管的发光区？
16、什么是光电效应？光电效应的分类？
17、光电导效应？光生伏特效应？掌握光电器件属于那种效应。
18、CCD的工作原理及基本功能？
19、MOS结构表面势与哪些因素有关？是什么样的关系？
20、光纤的数值孔径？
21光电倍增管的结构及原理
22硅光电池的工作原理
23什么叫此病信号
24光电倍增管的构成与工作原理。
25视频信号二值化处理电路主要有几种方法？哪种更精确一些？
26什么是莫尔条纹？用光栅产生的莫尔条纹进行位移测量有哪些特点？
27激光是如何产生的。
产生激光的三个必要条件是什么？
28 在对背景信号空间滤波时，常利用调制盘进行滤波，当调制盘安装在接收机内时，设目
说明怎样才能滤去背景噪声？
29扫描式取样积分器的特点。
+课后习题。
光电检测技术哈理工考试复习资料
一、填空1.光电效应包括（内光电效应）（外光电效应）2.光热效应包括（热释电效应）（辐射热计效应）（温差电效应）3.可见光波长范围（380〜780nm）4.描述辐射强度的量（光度学量）（辐射度学量）5.光的波粒二象性指的是（波动性）（粒子性）6.物体根据导电性能分为（导体）（半导体）（绝缘体）7.（外界提供足够的能量）（跃迁到的能带上存在空位）〃什么玩意发生的条件吧8.（能态的分布）（能态中被电子占据的概率）9.半导体对光子的吸收可分为（本征吸收）（杂质吸收）（激子吸收）（自由载流子吸收）（晶格吸收）（品格吸收）10.载流子在PN结中运动方式（扩散）（漂移）11.光电池种类（太阳能光电池）（测量光电池）12.光电耦合器按结构和用途可分为（光电隔离器）（光传感器）13.光敏三极管的两个过程（光电转换）（电流放大）14.光电倍增管的组成（阴极K）（倍增极D）（阳极A）15.激光器的组成（工作物质）（泵浦）（谐振腔）16.光热辐射检测器件包括（热敏电阻）（热电偶检测器件）（热释电器件）17.电流功率18.光电检测系统的检测方法分为（直接检测）（光外差检测）分别检测（相干光）和（非相干光）19.直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：直接检测系统（信噪比、通项带宽度、检测距离、视角）；光外差检测特性（获得信息全部、转换增益高、良好流没特性、信噪比损失小、最小可检测功率）20.光源光敏二极管光电池光栅传感器结构：光删副是由主光栅和指示光栅组成二、概念1.光电传感器：利用光电效应，将光通量转换为电信号的一种传感器2.光电导效应：是光照射到某些物体上后，引起电导变化的效应3.热噪声：由于载流子的无规则运动产生的噪声成为~,与温度有关，与频率无关。
4.光电效应：当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电子，产生感应电动势）发生变化的现象称为〜5.禁带：允许电子存在的能带叫允许带，两个相邻允许带之间不允许电子存在的能带叫禁带6.价带：在绝对零度下能被电子占满的最高能带，也是存在电子的能带中，能量最高的带导带：导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围7.光电效应：根据光电导效应，当入射光变化时，材料的电导率发生变化8.光热效应：由于入射光照射引起温升从而使电导变化，使得负载电阻上电压发生变化9.热电检测器件：由于入射光与物质相互作用的热效应而制成内光电检测器件10.光电耦合器件将信号接入端和输出端连接到一起的器件，以光为媒介将输入信号耦合到输出信号11.光电位置敏感器（PSD）：对位置的变化进行检测的器件12.热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象.13.辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象.14.温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流.三、简答1.光电检测的测量方法及发展趋势（1）方法：直接作用法，补偿测量法，差动测量法，脉冲测量法（2）发展趋势：①发展纳米，亚纳米高精度的光电检测新技术②发展小型，快速的微型光、电、机系统③非接触、快速在线测量，满足快速增长的商品经济需求④发展微型空间三维和大型空间三维测量技术⑤发展闭环检测电路，实现光电检测和光电控制一体化⑥向人们无法触及的领域发展⑦发展光电跟踪和光电扫描技术，远距离遥控、遥测技术，激光制导、飞行物自动跟踪、复杂形体自动扫描测量2.比较光电效应和光热效应的作用机理，性能及应用特点等方面的差异（1）作用机理：①光电效应：光照射到物体表面，使材料电学性质发生变化（电导率改变、发射电子、产生感应电动势）②光热效应：光照使温度升高而引起性质改变（2）性能：①光电效应直接把光子能量转变为光电子能量②光热效应将光能转变为晶格振动的热能（3）应用特点：①光电对光波波长有选择性，响应速度快②光热无选择性，响应慢3.光生伏特效应与光电导效应的区别（1）光生伏特效应：少数载流子作用，引起电压变化，暗电流小，响应快，受温度影响小，光电特性线性号，噪声低（2）光电导效应：多数载流子作用，引起电导率变化，可对微弱辐射检测，光谱响应范围宽。
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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 g3. 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 _ AQA52^Rh r3尹△电皿一03622;r( I - cos &) 2^(1- cos 0.001)-—- = l r46xlO h<Y//^: yTr'cusO= 4.6xltf/iw/m22.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/cm3N 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5x10223 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©-网》* +因》事■戟厲2. + »J■ 1 3 > 10 1« I M 1'0 (LJ50 + 480 》■ 4.4 M 10 " (/ □・cm ](b)掺杂率10^*,则掺入的施主嵌度为冲，=八C 池■=,小'■u| 04 n J j I |J X 10 J f顷以* fl ■ N』■ 5 h 10 t p ■ -_!■ ------------------------------------------ -- ---- ■4 _S X 1.0p 5 «(0 U<r = nq “ t- pg fi= (S * |fi M IJ50 + 4,5 * 10 * * 4R01 1 x ( .-6 x l(> ' = 0. Iftft (/ -D - rtw )4. （a）具有11级倍增极的光电倍增管均匀分压, 阴极入射光的照度为0.1lx，阴极有效面积为电子的收集率为0.98,倍增极的电子收集率为（b）设计前置放大电路，使输出的信号电压为负高压1200V供电。
阴极灵敏度为20 pA/Im , 2cm2，各倍增极二次发射系数均相等为4,光0.95,试计算倍增系统的放大倍数和阳极电流。
200mV,求放大器的有关参数，并画出原理图G= 0.98 x (0.95 x 4)11= 2338 x 1(/阴极电流』上=S k EA =20 xlQ * «2xl0 4x0.1 = 4x10 A阳极业流；= G7X- 2,33S x 10h x4x 10 10J = OMmAkathode(阴极),anticathode 邙日极)如圏丽示前昇放大此路R f——= ——Af）= 213Q根期常用电阴阴值’选用200JI电阳5. 有一光电倍增管的光电阴极面积为2cm2,阴极灵敏度为25pA/lm，倍增系统的放大倍数为105,阳极额定电流为200吩，求允许的最大光照解：阴极额定电流为最大允许光通董均<p =Zi. =2xlO-4=8x1^ 1U1允许的星大光穆为£ = ^ = Sx10_ft . t-=-lxlfl-2hS/ 2 K106. 光敏电阻R与F L =2 K Q的负载电阻串联后接于V =12V的直流电源上，无光照时负载上的输出电压为V =20mV有光照时负载上的输出电压为V2 =2V。
求（1）光敏电阻的暗电阻和亮电阻值。
（2）若光敏电阻的光电导灵敏度S g=6x10-6s/lx ,求光敏电阻所受的照度?•无光照时|负载上的电压厂|=20 mV •负载上的电流「片刘1 " " 1-10-・因此光敏电阻的暗电Si •有光照时，员载上的电压r>2v*负皱上的电流f7；=J1场*因此光敏电阻的亮电吧ft 丄-% = -'^-2= io kn /. 1 tn-?*光敏电阴所受的照度6*10^7•已知 光敏电阻的暗电阻 F D =10M Q ，在照度为100IX 时亮电阻R =5k Q ，用此光敏电阻控制 继电器，其原理电路如图所示，如果继电器的线圈电阻为 4kQ,继电器的吸合电流为 2mA,问需要多少照度时才能使继电器吸合？如果需要在 400IX 时继电器才能吸合，则此电路需作如何改进?8•下图是用硒光电池制作照度计的原理图，已知硒光电池在 100lx 照度下，最佳功率输出时的V m =o.3V, m =1.5mA,如果选用100uA 表头作照度指标，表头内阻为1k Q ,指针满刻度值为 100lx ，试计算电阻R i 和R?值。
1 W)lx: V =0.3^,/ =L5wt4, A =100x10-*^ m7m71I x +I 2=I…^I 2=lAmA£(© + &)十》=2山 &二人"厂214。
9•下图为一理想运算放大器，对光电二极管 2CU2的光电流进行线性放大，若光电二极管未受光照时，运放输出电压 V o =0.6V 。
在E=100 lx的光照下，输出电压 V i =2.4V 。
求（1） 2CU2 的暗电流；（2） 2CU2的电流灵敏度。
1,8*I ------------------------ □ ---------------- »・光皺电阻的光削导著暑堪霑电汛时 g f ・服度为10%时光敏电阻的光电导灵敏度p =-——=―!—r ---- =i.w*ia'* %'K Rj JI-HJ ID-LU* r J LH•吸合时的光蛾电阻阻值为*迦合时光敏电电的光电炜为 C F~ R Xit*ir -jL **p '•北电汙戻敬甘与尸壇勒阻村料有灵 *所以糜合时祈需产度尙■叫^•'07 h+打■才吸合.貝;时扬光电寻为 用,-£‘ r £『-- 7W.fi* 10 J•光救电阻的租價 < =—^ = 1450? *累求负議的配値 孔■丈*・4对9 ・町・Jft-10.71 kA 的屯阮-光敏电阻的光电导，考虑暗电流时= F； =0.6/1.5x10* = 0.4x10"*^E = lWh-^I=I-I D=-^-^ = i.2tiAS E=/,(/E=L2X I04/L00 = 1.2xl0_,jl/fr10.已知一热释电探测器的D*=1x109cm.Hz1/2W-1、NEP=1x101°w （取△ fRHz）,能否决定其光敏面面积？5.解：因为归一化探测率『二也竺，所以NET探测器光敏兀[自i积A- （£» '裤F）1- （I * 10 * x I n 10 _Uf）1«1 - ] K10 ' CHI211.二相驱动CCD象元数N=1024，若要求最后位仍有50%的电荷输出，求电荷转移损失率£ =解＜-^CCD,电极数：n = 2/n =2048职传移效年：= (1 —£)"焦 1 一nc — 0,5所以== 0-5= 1二0.0244 %2048 409612. 用2CU1型光电二极管接受辐射信号，如图所示，已知2CU1的灵敏度S=0.4A/W,暗电流小于0.2uA,3DG6C的B =50,当最大辐射功率为400uW时的拐点电压V M=10V,求获得最大电压输出时的Re值。