光電檢測技術(shù)試題及答案光電檢測技術(shù)試題及答案 1、光電器件的基本參數(shù)特性有哪些?（響應(yīng)特性噪聲特性量子效率線性度工作溫度）@響應(yīng)特性分為電壓響應(yīng)度電流響應(yīng)度光譜響應(yīng)度積分響應(yīng)度響應(yīng)時間頻率響應(yīng)@噪聲分類：熱噪聲散粒噪聲產(chǎn)生-復(fù)合噪聲1/f噪聲信噪比S/N噪聲等效功率NEP2、 光電信息技術(shù)是以什么為基礎(chǔ)，以什么為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。（光電子學光電子器件）3、 光電檢測系統(tǒng)通常由哪三部分組成（光學變換光電變換電路處理）4、 光電效應(yīng)包括哪些外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)）外光電效應(yīng)：物體受光照后向外發(fā)射電子一一多發(fā)生于金屬和金屬氧化物。內(nèi)光電效應(yīng)：物體受到光照后所產(chǎn)生的光電子只在物質(zhì)內(nèi)部而不會逸出物體外部一一多發(fā)生在半導(dǎo)體。內(nèi)光電效應(yīng)又分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受光照后，內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，使半導(dǎo)體中載流子數(shù)顯著增加而電阻減少的現(xiàn)象。光生伏特效應(yīng)：光照在半導(dǎo)體PN結(jié)或金屬一半導(dǎo)體接觸面上時，會在PN結(jié)或金屬一半導(dǎo)體接觸的兩側(cè)產(chǎn)生光生電動勢。5、 光電池是根據(jù)什么效應(yīng)制成的將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，按用途可分為哪幾種？（光生伏特效應(yīng)太陽能光電池和測量光電池）6、 激光的定義，產(chǎn)生激光的必要條件有什么？（定義：激光是受激輻射的光放大粒子數(shù)反轉(zhuǎn)光泵諧振腔）7、 熱釋電器件必須在什么樣的信號的作用下才會有電信號輸出？（交變輻射）8、 CCD是一種電荷耦合器件，CCD的突出特點是以什么作為信號，CCD的基本功能是什么？（電荷CCD的基本功能是電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移。）9根據(jù)檢查原理，光電檢測的方法有哪四種。（直接作用法差動測量法補償測量法脈沖測量法）10、 光熱效應(yīng)應(yīng)包括哪三種。（熱釋電效應(yīng)輻射熱計效應(yīng)溫差電效應(yīng)）11、 一般PSD分為兩類，一維PSD和二維PSD，他們各自用途是什么?（一維PSD主要用來測量光點在一維方向的位置；二維PSD用來測定光點在平面上的坐標。）12、真空光電器件是基于什么效應(yīng)的光電探測器，它的結(jié)構(gòu)特點是有一個真空管，其他元件都在真空管中，真空光電器件包括哪兩類。（外光電效應(yīng)光電管光電倍增管）二、名詞解釋1、 響應(yīng)度（響應(yīng)度（或稱靈敏度）：是光電檢測器輸出信號與輸入光功率之間關(guān)系的度量。）2、 信噪比（是負載電阻上信號功率與噪聲功率之比）3、 光電效應(yīng)（光電效應(yīng)：光照射到物體表面上使物體的電學特性發(fā)生變化。）4、 亮電流（光敏電阻兩端加電壓（直流或交流）。無光照時，阻值很大，電流（暗電流）很?。还庹諘r，光生載流子迅速增加，阻值急劇減少，在外場作用下，光生載流子沿一定方向運動，形成亮電流。）5、光電信號的二值化處理（將光電信號轉(zhuǎn)換成“0”或“1”數(shù)字量的過程稱為光電信號的二值化處理。）6、亮態(tài)前歷效應(yīng)（亮態(tài)前歷效應(yīng)是指光敏電阻測試或工作前處于亮態(tài)，當照度與工作時所要達到的照度不同時，所出現(xiàn)的一種滯后現(xiàn)象）7、 熱釋電效應(yīng)（在某些絕緣物質(zhì)中，由于溫度的變化引起極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)）8、 暗電流9、 暗態(tài)前歷效應(yīng)暗態(tài)前歷效應(yīng)是指光敏電阻測試或工作前處于暗態(tài)，當它突然受到光照后表現(xiàn)為暗態(tài)前歷越長，光電流上升越慢。三、簡答1、 雪崩光電二極管的工作原理（當光敏二極管的PN結(jié)上加相當大的反向偏壓（100~200V）時，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個很強的電場，使進入場區(qū)的光生載流子獲得足夠的能量，在與原子碰撞時可使原子電離，而產(chǎn)生新的電子一空穴對。只要電場足夠強，此過程就將繼續(xù)下去，使PN結(jié)內(nèi)電流急劇增加，達到載流子的雪崩倍增，這種現(xiàn)象稱為雪崩倍增效應(yīng)。）2、 光生伏特效應(yīng)與光電導(dǎo)效應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系？（共性：同屬于內(nèi)光電效應(yīng)。區(qū)別：光生伏特效應(yīng)是少數(shù)載流子導(dǎo)電的光電效應(yīng)，而光電導(dǎo)效應(yīng)是多數(shù)載流子導(dǎo)電的光電效應(yīng)。）3、 什么是敏感器?敏感器與傳感器的區(qū)別和聯(lián)系？（將被測非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的器件。共性：對被測非電量進行轉(zhuǎn)換。區(qū)別：敏感器是把被測量轉(zhuǎn)換為可用非電量，傳感器是把被測非電量轉(zhuǎn)換為電量）4、 發(fā)光二極管的工作原理。（在PN結(jié)附近，N型材料中的多數(shù)載流子是電子，P型材料中的多數(shù)載流子是空穴，PN結(jié)上未加電壓時構(gòu)成一定的勢壘，當加上正向偏壓時，在外電場作用下，P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子就向?qū)Ψ綌U散運動，構(gòu)成少數(shù)載流子的注入，從而在PN結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價帶空穴的復(fù)合。一個電子和一個空穴對每一次復(fù)合，將釋放出與材料性質(zhì)有關(guān)的一定復(fù)合能量，這個能量會以熱能、光能、或部分熱能和部分光能的形式輻射出來。5、6、PIN型的光電二極管的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點（它的結(jié)構(gòu)分三層，即P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著較厚的本征半導(dǎo)體I層，它是用高阻N型硅片做I層，然后把它的兩面拋光，再在兩面分別作N+和P+雜質(zhì)擴散，在兩面制成歐姆接觸而得到PIN光電二極管。原理：層很厚，對光的吸收系數(shù)很小，入射光很容易進入材料內(nèi)部被充分吸收而產(chǎn)生大量的電子-空穴對，因而大幅度提供了光電轉(zhuǎn)換效率，從而使靈敏度得以很高。兩側(cè)P層和N層很薄，吸收入射光的比例很小，I層幾乎占據(jù)整個耗盡層，因而光生電流中漂移分量占支配地位，從而大大提高了響應(yīng)速度。特點:PIN管的最大特點是頻帶寬，可達10GHz。缺點：由于I層的存在，管子的輸出電流小，一般多為零點幾微安至數(shù)微安。）7、 熱輻射檢測器通常分為哪兩個階段？哪個階段能夠產(chǎn)生熱電效應(yīng)。（第一步：是熱探測器吸收紅外輻射引起溫升，這一步對各種熱探測器都一樣；第二步：利用熱探測器某些溫度效應(yīng)把溫升轉(zhuǎn)換為電量的變化。第二階段）8、 光電檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成？作用分別是什么？祥光學變換時域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬空域變換：光學掃描光學參量調(diào)制：光強、波長、相位、偏振形成能被光電探測器接收，便于后續(xù)電學處理的光學信息。#光電變換光電/熱電器件（傳感器）、變換電路、前置放大將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動電路處理系統(tǒng)的電信息（電信號的放大和處理）。#電路處理放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、A/D、D/A、微機與接口、控制。）9、簡述光電檢倍增管的結(jié)構(gòu)組成和工作原理（光電倍增管主要由入射窗口、光電陰極、電子光學系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)、和陽極5部分組成。@1光照射到陰極轉(zhuǎn)換成電子，出射到下一電極。@2電子撞到下一電極，倍增，更多的電子出射，直奔下一電極。@.3經(jīng)過若干次倍增，到達陽極，形成信號電流。）10簡述CCD器件的結(jié)構(gòu)和工作原理（MOS電容器件+輸入輸出端二CCDCcd的工作原理：由目標發(fā)射來的光學圖像，經(jīng)透鏡聚焦后成像在CCD的像敏單元上；在耗盡層中或距耗盡層為一定范圍內(nèi)的光生電子迅速被勢阱收集，匯集到界面附近形成電荷包，存儲在像敏單元中。電荷包的大小與光強和積分時間成正比。電荷包在時鐘脈沖作用下，由轉(zhuǎn)移寄存器讀出。即在CCD柵極上施加按一定規(guī)律變化、大小超過閾值的電壓，則在半導(dǎo)體表面形成不