内容发布更新时间 : 2024/5/21 9:40:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
7.人眼的明视觉完全由 锥状 细胞起作用。 8.光电倍增管阴极和第一倍增极间、末级和阳极之间的电压应设置与电源电压 无关 。
9. 光敏电阻的阻值与环境温度 有关 ，光照升高光敏电阻的阻值 降低 。 四.简答计算题 (共40分)
1. 什么是内光电效应？（5分）
光照射在半导体材料上，能改变材料电导效应或产生光生伏特效应
2. 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？（10分）
PIN快速光电二极管、消除在PN结外光生载流子的扩散运动时间,在P区与N区之间插入一层电阻率很大的I层、耗尽层厚度增加，增大了对光的吸收和光电变换区域，提高了量子效率。结电容小，增加了对长波的吸收，提高了长波灵敏度，可承受较高的反向偏压，使线性输出范围变宽。
雪崩光电二极管掺杂浓度均匀,缺陷少,漏电流小, APD的结构设计，使它能承受高的反向偏压，从而在PN结内部形成一个高电场区，结区产生的光生载流子受强电场的加速，将获得很大的能量，在与原子碰撞时可使原子电离，产生新的电子－空穴对，在往下的过程中重复此情况，使PN结的电流急剧增加。特点：APD能提供内部增益达一百到一千倍、0.5ns响应时间、噪声功率10-15W、接近反向击穿。工作速度更高。
PIN管由于增加了I层，使结变宽，结电容减小，因而时间常数变小，f=1/2πRC,所以频率特性好。
.试说明光伏效应原理。（6分）
PN结光伏效应―――PN结受光照，产生光生电子空穴对，由势垒产生的内建电场了与内建电场相反的光伏电场使它们在空间分开在结区两侧，而产生电位差的现象
（将空穴拉到P区，电子拉到N区，最后在结区产生与内建电场相反的光生电动势）或说光照使内建电场削弱，相当于产生了与内建电场相反的光伏电场。
4.光敏电阻R与RL=2kΩ的负载电阻串联后接于Ub=12 V的直流电源上，无光照时负载上的输出电压为U1=20 mV，有光照时负载上的输出电压U2=2 V。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=6×10-6s／lx，求光敏电阻所受的照度。 (14分)
已知RL=2kΩ；Ub=12 V；U1=20 mV；U2=2 V 求1）R亮和R暗；2）求E＝？
解：1） 依公式U＝IR U1＝I1RL I1＝U1/RL＝20×10－3/2×103＝1×10－5
Ub-URL=URP=12-20×10-3
－
R暗=URP/ I1＝12-20×10-3/1×105＝1.2×106Ω＝1.2MΩ U2＝I2RL I2＝U2/RL＝2/2×103＝1×10－3 Ub-URL=URP=12-2＝10V
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R亮=URP/ I2＝10/1×10－3＝10×103Ω 2）依 Sg＝g/E 和g= 1/ R E=g/ Sg=1/10×103/6 × 10-6=16.66 lx
河南大学物理与电子学院200 -200 学年第 学期期末考试
光电检测技术题库试卷（四）参考答案
一 单项选择题（每小题2分,共40分）
1．PN结光生伏特效应 ( A ).
A. 空穴集中的P区结表面； B . 空穴集中的N区； C. 空穴集中的P区外表面； D. 空穴集中的N区外表面. 2．基尔霍夫定律为（ D ）。
A. σT 4 B. σT 2 C. Tλm＝B D. α(λ,T)= ε(λ,T) 3．辐射量是光度度量的（ D ）倍．
A.683 B. V（λ） C.683 V（λ） D . 1/683 V（λ） 4. 太阳光经过大气，其中100nm～200nm的光被（ A ）吸收.
A．氧分子 B．臭氧C．二氧化碳 D．氮原子 5．下列光源中，最佳的彩色摄影用光源是（ A ）．
A．白炽灯 B．钠灯C．高压汞灯 D．汞氙灯 6. 氙灯是一种 ( A ).
A. 气体光源 B. 热光源C. 冷光源 D. 激光光源 7. 充气白炽灯主要充入（ B ）.
A. 氢气 B. 氯化碘 C. 氖气 D. 氪气
8．某一干涉测振仪的最高频率为 20 MHz，选用探测器的时间常数应小于多少？( A ).
A. 8×10-9s B. 6×10-8s C. 3×10-7s D. 4×10-5s 9．光电池电流滞后于光照，属于光电池的( A )特性： A. 频率; B. 伏安;C. 光谱; D. 温度． 10．发光二极管的工作条件是( B ).
A．加热 B. 加正向偏置 C. 加反向偏置 D. 加光照 11．EBCCD表示的是（ C ）CCD．
A. 增强型; B. 时间延迟型; C. 电子轰击模式;D. 红外． 12. Ag－O－Cs 材料，主要用于( A )变像管光阴极．
A. 红外 B. 紫外C. 可见 D. X射线
13. 辐通量相同时，光通量较大的光的波长是（ A ）nm．
A.555 B.590 C.620 D.780 14. ZnS的发光是( D ) :
A. 自发辐射 B.受激辐射 C. 热辐射 D.电致发光 15．半导体中受主能级的位置位于（ A ）.
A. 禁带低 B. 禁带顶C. 导带顶 D. 价带低
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16．下面哪个不属于摄像管的功能( D ).
A. 光电变换B. 电荷积累 C. 扫描输出 D. 信号变换 17．波长为40μm的波属于（ B ）．
A. 中红外线 B. 太赫兹波 C. 可见光 D. 无线电波
18．结型光电器件与三极管连接，保证放大，要接在( A ).
A. 基射极间正偏 B. 基集极间正偏 C. 基射极间反偏 D. 基集极间正偏 19．属于激光光放大的器件是（ A ）.
A. LD B. LED C. CCD D. PMT
20．目前最好反隐身战术主要通过( B )来实现.
A．红外技术 B．微波技术 C．THz技术 D．微光技术
二、多项选择题（每题2分，共10分）
1．结型红外探测器件种类有（ ABCDE ）。
A. 同质结 B. 异质结 C. 肖特基结 D. 雪崩管 E. 量子阱 2. 属于非相干光源的是（ ABD ）.
A.气体放电灯 B. 黑体辐射器 C. 固体激光器 D. 发光二极管 E. 气体激光器
3．光电倍增管的主要参数有（ ABCDE ）。
A. 阴极灵敏度 B.阳极灵敏度 C. 暗电流 D. 放大倍数 E.线性
4. 光电传感器使用的光电元件有（ ABCDE ）.
A.光电导体 B.光电倍增管 C. 光电晶体管 D. 肖特基光电二极管 E. 光电耦合器件 5. 热敏电阻的种类包括（ ABC ）.
A. PTC B. NTC C. CTC D. ZTC E. ETC 三.填空题 (每空1分,共10分)
1．吸收比小于1，且对各种光的吸收都相同的物体称为 灰体 . 2．Sa?Ia称为光电倍增管的 阳极灵敏度 。
Φ3．人眼的暗视觉完全由 杆 状细胞起作用。
4．输入脉冲在光纤中，由于光波的群速度不同而出现的脉冲展宽现象，称为 色散 ．
5．FITCCD指的是帧行间转移型CCD.．
6．真空能级E0和导带底能级Ec之差称为电子亲和势．
7. 温度升高时，半导体热敏电阻的阻值 减少 ．金属电阻值 增加 . 8. 按照光纤在检测系统中所起的作用分类，光纤传感器包括 功能型 传
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感器和 非功能型 传感器 四.简答计算题 (共40分)
1. 什么叫光伏效应？(5分)
半导体受光照，产生电子－空穴对，在结电场作用下，空穴流向P区，电子流向N区，在结区两边产生势垒的效应。
2. 光敏电阻与结型光电器件有什么区别？（10）
（1）产生光电变换的部位不同。光敏电阻不管哪一部分受光，受光部分的电导率就增大；而结型器件，只有照射到PN结区或结区附近的光才能产生光电效应，光在其他部位产生的非平衡载流子，大部分在扩散中被复合掉，只有少部分通过结区，但又被结电场所分离，因此对光电流基本上没有贡献。
（2）光敏电阻没有极性，工作时可任意外加电压；而结型光电器件有确定的正负极性，但在没有外加电压下也可以把光信号转换成电信号。
（3）光敏电阻的光电导效应主要依赖于非平衡载流子的产生与复合运动，时间常数较大，频率响应较差；结型器件的光电效应主要依赖于结区非平衡载流子中部分载流子的漂移运动，电场主要加在结区，弛豫过程的时间常数（可用结电容和电阻之积表示）相应较小，因此响应速度较快。
（4）光敏电阻内增益大。有些结型光电器件，如光电三极管、雪崩光电二极管等有较大的内增益作用，因此灵敏度较高，也可以通过较大的电流。 光电导器件（光敏电阻）和结型器件相比各有优缺点，因此应用于不同场合。3. 负电子亲合势光电阴极的能带结构如何？它具有哪些特点？（10分） 答：真空能级降到导带之下；量子效率高、光谱响应率均匀，且光谱响应延伸到红外、热电子发射小、光电子的能量集中。
4.已知 CdS光敏电阻的最大功耗为 40 mw，光电导灵敏度Sg=0.5 × 10-6s／lx，暗电导g0=0，若给 CdS光敏电阻加偏置电压20 V，此时入射到 CdS光敏电阻上的极限照度为多少勒克司？
解: 已知 W＝40mW Sg=0.5 × 10-6s／lx; 暗电导g0=0 V＝20V 求E＝？
因光敏电阻的阻值不随外电压变化，仅取决于光能量。暗电导可忽略 1） W＝IU I=W/U 又因为 I＝gU g= I/U = W/U2 =（40×10－3）/202＝10-4（S）
2） 又因为 Sg＝g/E E=g/ Sg=10-4/(0.5 × 10-6s/lx)=2×102(lx) 答：此时入射到 CdS光敏电阻上的极限照度为2×102勒克司。
河南大学物理与电子学院200 -200 学年第 学期期末考试
光电检测技术题库试卷（五）参考答案
一 单项选择题（每小题2分,共40分）
1. 结型光电器件与三极管连接，保证放大，要接在( A ).
A. 基射极间短路 B. 基集极间短路 C. 基射极间反偏 D. 基集极间正偏
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