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：

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（hν）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μ（表示迁移的快慢）的爱因斯坦关系式：

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D=(kT/q)μkT/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

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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，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。

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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1mrad，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 =1.5x1010/cm 3,Eg=1.12eV ）。

（k ：波耳兹曼常数， 1.38×10-23J/K ，1C 约相当于6.25×10^18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 i 2/ Na=2.25 x105/cm 3 费米能级为i

a i fp n N kT E E 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μn =1350cm 2/(V ·s),μp =480cm 2/(V ·s)）

基本电荷e ＝1.6×10 ^-19 库仑

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20μA/lm，阴极入射光的照度为0.1lx，阴极有效面积为2cm2，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数和阳极电流。

(b)设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV，求放大器的有关参数，并画出原理图

kathode(阴极), anticathode（阳极）

5.有一光电倍增管的光电阴极面积为2cm2，阴极灵敏度为25μA/lm，倍增系统的放大倍数为105，阳极额定电流为200μA，求允许的最大光照

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