制作人：跳跳 ■nt第一章光電技術最基本的理論是光的波粒二象性，即光以電磁波形式傳播的粒子。光輻射的度量方法：物理（客觀）的計量方法，稱為輻射學計量方法或輻射度參數(shù)，適用于整個電磁輻射譜區(qū)。生理（主觀）的計量方法，稱為寬度參數(shù)，適用于可見光。黑體：能夠完全吸收從任何角度入射的任意波長的輻射，并且每個方向上都能最大限度的發(fā)射任意波長輻射的物體。光輻射的度量方法：輻射度參數(shù)，光度參數(shù)兩種發(fā)射輻射能量的方式：熱輻射，發(fā)光測色溫代表熾熱物體的溫度（2亮溫度，3輻射溫度）半導體對光的吸收：1本征吸收（半導體價帶電子吸收光子能量躍遷入導帶，產生電子一空穴對的現(xiàn)象為本征吸收）2雜質吸收（n、p型雜質半導體吸收足夠能量的光子，產生電離的過程）3激子吸收4自由載流子吸收5晶格吸收。345——為熱效應引起僅有本征吸收和雜質吸收能直接產生非平衡載流子，引起光電效應。光電效應：內光電效應一光電導效應（多數(shù)載流子導電，包括本征光電導效應和雜質光電導效應）光聲伏特效應（少數(shù)載流子導電，是基于半導體PN結基礎上的一種將光能轉換成電能的效應），丹培效應，光磁電導效應，光子牽引效應。外光電效應（光電發(fā)射效應）：當物質中的電子吸收足夠高的光子能量，電子將逸出物質表面稱為真空中的自由電子。光電能量轉換的基本關系：hv=1/2mv02+Eth半導體的光電導效應與入射輻射通量的關系：在弱輻射作用下是線性的，隨著輻射的增強，線性關系破壞，當輻射很強時，變?yōu)閽佄锞€關系。第二童光電導器件光電導效應：某些物質吸收光子能量產生本征吸收或雜志吸收，從而改變物質電導率的現(xiàn)象光電導器件或光敏電阻：利用光電導效應的材料可以制成電導率隨入射光度量變化的器件光敏電阻：本征型半導體光面電阻（常用于可見光波段探測），雜質型半導體光敏電阻（常用于紅外，遠紅外波段輻射探測） N型摻雜--電子移動比空穴快光面電阻設計的基本原則：為了提高光敏電阻的光電導靈敏度Sg，要盡可能地縮短光敏電阻兩極間距離L光敏電阻的基本特性：光電特性，伏安特性，溫度特性，時間相應，噪聲特性，光譜響應光敏電阻應用實例：照明燈的光電控制電路，火焰探測報警器，照相機電子快門。Pbs光敏電阻：近紅外波段最靈敏的光電導器件。在2um附近的紅外輻射的探測靈敏度很高。常用于火災領域的探測。第三童光聲伏特器件光聲伏特器件是利用光聲伏特效應制造的光電敏感器件具有光聲伏特效應的半導體材料：si,Ge鍺,Se硒,GaAs神化鎵Si硅光聲伏特器件具有制造工藝簡單，成本低特點硅光電二極管（反偏）工作在反向電壓下PIN型光電二極管作用：提高了響應速度光電二極管基本特性：光電二極管靈敏度，光譜響應（以等功率的不同單色輻射波長的光作用于光電二極管時，其響應程度或電流靈敏度占波長的關系），時間響應，噪聲。工作原理：雪崩光電二極管是具有內增益的一種光聲伏特器件。硅光電池是一種不需要加偏置電壓就能把光能轉換成電能的PN結光電器件。光電三極管工作原理:一是光電轉換，二是放大。特性：伏安特性，時間響應，溫度特性，光譜響應光聲伏特器件組合件（測位置）是在一塊硅片上制造出按一定方式排列的具有相同光電特性的光聲伏特陣列。4象限光聲伏特器件組合件，具有2維位置檢測的功能。楔環(huán)陣列組合件用于光學功率譜探測的陣列光電器件組合件。色敏光聲伏特器件：是根據(jù)人眼視覺的三原色原理，利用不同結深PN結光電二極管對不同波長光譜靈敏度的差別，實現(xiàn)對彩色光源或物體顏色的測量。制作人：跳跳光電位置敏感器件（PSD）：測位置。是基于光聲伏特器件的橫向效應的器件，是一種對入射到光敏面上的光電位置敏感的光電器件。PSD：一維PSD器件一主要用來測光斑在一維方向上的位置或位置移動量二維PSD器件一主要用來測光斑在平面二維方向上的位置PN結型光聲伏特器件一般有自偏置電路，反向偏置電路，零伏偏置電路。反向偏執(zhí)電路的輸出特性lL=lp+ldUo=Ubb_lLRL第四章光電發(fā)射器件光電發(fā)射器件是基于外光電效應的器件，它包括真空光電二極管，變像管，光電倍增管，像增強器，真空電子束攝像管光電發(fā)射陰極是光電發(fā)射器件的重要部件。他是吸收光子能量發(fā)射光電子的部件。光電倍增管的基本原理：光電倍增管是一種填空光電發(fā)射器件，它由光入射窗，光電陰極，電子光學系統(tǒng)，倍增極，陽極組成。光電倍增管的基本特性：靈敏度，電流放大倍數(shù)，暗電流，噪聲，伏安特性，線性，疲勞與衰老光電倍增管的典型應用：1光譜探測領域的應用（發(fā)射光譜儀，吸收光譜儀）2時間分辨熒光免疫分析中的應用。第五章熱輻射探測器件熱輻射探測器件是基于光輻射與物質相互作用的熱效應而制成的器件。熱電傳感器件是將入射到器件上的輻能轉換成熱能，然后再把熱能轉換成電能的器件。熱敏電阻：凡吸收入射輻射后引起溫升，而使電壓值改變，導致負載電阻兩端電壓的變化，并給出電信號的器件熱敏R包括：1由金屬材料組成的熱敏電阻具有正溫度系數(shù)；2由半導體材料組成的熱敏電阻具有負溫度特性熱電偶工作原理：利用物質溫差產生電動勢的效應探測入射輻射的。溫差熱電偶（溫差電位差大小與材料有關）鉑Pt，Rh合金組成測量-200°C到1000r，測量準確度1/100°C輻射熱電偶：測量輻射能的熱電偶熱電堆的靈敏度：S=nSn為PN結個數(shù)或熱電偶對數(shù)。S為熱電偶靈敏度t熱電材料敷在絕緣層上，把這些熱電偶串接或并接起來構成熱電堆。熱釋電器件是一種利用熱釋電效應制成的熱探測器件。熱釋電器件為什么不能工作在直流狀態(tài)？如果輻射持續(xù)作用在熱釋電器件上，表面電荷將達到新的平衡，不再釋放電荷，也不再有電壓信號輸出；即熱釋電器件在恒定輻射作用的情況下，輸出電壓信號為零，只有在交變輻射作用下才會有信號輸出。為什么熱釋電器件的工作溫度不能在居里點？熱釋電器件是在居里點以下利用極化強度與溫度T的關系制造熱敏探測器件。當溫度為居里溫度時，自發(fā)極化消失，極化強度為0,此時無法制成熱釋電器件。第六章發(fā)光器件與光電耦合器件1.1907年首次發(fā)現(xiàn)半導體二極管在正向偏置的情況下發(fā)光。LED中的PN結發(fā)光區(qū)在P區(qū)，異質結發(fā)光區(qū)在N區(qū)。發(fā)光二極管工作需要加正向偏置電壓。光電耦合器件：將發(fā)光器與光電接收器組合成一體，制成的具有信號傳輸功能的器件。主要特征：傳輸特性，隔離特性，抗干擾性。應用：1電平轉換2邏輯門電路3隔離方面4光電開關5光電可控硅在控制電路中的應用光電轉換電路分為（一）模擬光電變換電路一簡單變換電路，具有溫度補償?shù)淖儞Q電路，差分式光電變換電路，光外差式光電變換電路。（二）模-數(shù)光電變換電路--激光干涉測位移，莫爾條紋測位移。調制：使光載波新號的一個或幾個特征參數(shù)按被傳送信息的特征變化，以實現(xiàn)信息檢測傳送目的方法光電信息、調制的分類：1按時空狀態(tài)分（時間調制，空間調制，時空混合調制）2按載波波形和調制方式分（直流載波調制，交變再撥調制）6.2為什么發(fā)光二極管必須在正向電壓下才能發(fā)光？反向偏置的發(fā)光二極管能發(fā)光嗎？答：由于LED的發(fā)光機理是非平衡載流子即電子與空穴的擴散運動導致復合發(fā)光，因此要求有非平衡載流子的相對運動，使電子由N區(qū)向P區(qū)運動，而空穴由P區(qū)向N區(qū)運動。在不加偏加或加反向偏壓的情況下，PN結內部的漂移制作人：跳跳運動占主要優(yōu)勢，而這種少子運動的結果是電子與空穴的復合幾率小，而且表現(xiàn)在數(shù)量上也是很微弱的，不足以使LED發(fā)光。因此，要使LED發(fā)光，必須加正向偏壓。6.11光電耦合器件在電路中的信號傳輸作用與電容的隔直傳交作用有什么不同？答：首先，光電耦合器件的信號傳輸是以光信息的形式進行的，這與電容利用電流或電壓傳輸信號不同；其次，光電耦合器件可以將輸入端的直流信號轉換為光信號進行傳輸，而電容具有隔直作用，無法傳輸直流信號；再次，對于交流信號，光電耦合器件將其調制為同頻率光信號傳輸，對不同頻率的信源均無過濾作用，而電容傳輸交流信號時會表現(xiàn)出隨頻率不同而變化的阻抗（也即過濾），無法傳輸?shù)皖l信號；最后，在抗干擾和抑噪方面，光電耦合器件比電容要好。第七章光電信息變換將光學信息變換為電學信息的設備或系統(tǒng)成為光電信息變換器。根據(jù)光信變換電路輸出信號與信息的函數(shù)關系分為模擬光電變換1234和模數(shù)光電變換56光電信息變換的基本形式：1信息載荷于光源的方式。（全輻射測溫，進行鋼水溫度的探測，光譜分析，火災報警，武器制導，夜視觀察，成像測量）2信息載荷于透明體的方式3信息載荷于反光鏡.（電視攝像，文字識別，激光測距，激光制導）4信息載荷于遮擋光（光電計數(shù)，光控開關，主動式防盜系統(tǒng)）5信息載荷于光學量化器的方式（精密尺寸測量，角度測量，精密機床加工的自動控制）6光通信方式的信息變換。通過檢測漫反射系數(shù)可檢測物體表面的粗糙度和疵病，利用信息載荷于反光鏡。調制信號的調解1直線律檢波（二極管的檢波特性，調幅信號的調解）2相敏檢波（條復波進行調解）第八章圖像信息光電變換完成圖像信息光電變換功能的器件稱為光電圖像傳感器。將一幅圖像分割成若干像素的方法：超正析像管。利用電子束掃描光電陰極的方法：分割。掃描方式：逐行掃面，隔行掃描。我國現(xiàn)行電視制式（PAL制式）的主要參數(shù)：寬高比a=4/3;場頻f1=15625HZ；每幀掃描625行；隔行掃描；場周期T=20ms；圖像載頻帶寬6.5MHzCCD（電荷耦合器件）基本類型：1表面溝道CCD器件/SCCD（信號電荷包存儲在半導體與絕緣體之間的界面，并沿界面進行轉移的器件）2體溝道或埋溝道器件/BCC