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随机的起伏，称为噪声。
噪声是
us
Ru
物理过程所固有的，人为不行能除去。
它的计算是在足够长时间内求其平方均匀或均方根。
光电探测器的噪声根源主要有热噪声、散粒噪声、温度噪声、放大器噪声、频次噪声、复合噪声等。
IIe
x
当输出信号电压等于输出噪声电压均方根值时的探测器的入射辐射功率叫做最小可探测辐
射功率，也叫做噪声等效功率0NEP。
Pmin越小，器件的探测能力越强。
对Pmin取倒数可作为权衡探测器探测能力的参数，
称为探测率。
研究指出:
探测率与器件的
面积和工作带宽成反比。
4.光汲取厚度：
设入射光的强度为I0，入射到样品厚度为x处的光强度为I，则：
α为线汲取系数，单位为（1/cm）
α大时，光汲取主要发生在资料的表层；
α小时，光入射得深。
当厚度收厚度，有64%的光被汲取。
d=1/α时，称为吸
5.本征汲取：
价带中的电子汲取了能量足够大的光子后，遇到激发，超出禁带，跃入导带，
并在价带中留下一个空穴，形成了电子空穴对，这类跃迁过程所形成的光汲取称为本征汲取。
本征汲取条件：
光子的能量一定大于或等于禁带的宽度Eg。
6.内光电效应:
资料在汲取光子能量后，出现光生电子－空穴，
由此惹起电导率变化或
n0en
p0eP
e（n
n）
e（p
p）
电压、电流的现象，称之为内光电效应。
光电导效应：
当半导体资料受光照时，
汲取光子惹起载流子浓度增大，0n
0产生附带电导率P
使电导率增添，这个现象称为光电导效应。
在外电场作用下就能获取e电（流的n变化。
0n
p）P
光电导效应分为本征型和非本征型。
7.设本征半导体在没有光照时，电导率为
（
称为暗电导率
）
当有光注入时，半导体电导率：
电导率的增量称为光电导率：
8.增添载流子寿命：
利处：
增益提升，敏捷度提升，响应率提升。
弊端：
惰性增添，频次响应特征变差。
所以增益和惰性不行兼得。
9.影响光谱响应的两个主要要素：
光电导资料对各波长辐射的汲取系数和截流子表面复
合率。
光电导光谱响应特色：
都有一峰值，峰值一般凑近长波限（长波限约为峰值一半地方对
应的波长）。
10.光敏电阻是利用光电导效应制成的最典型的光电导器件。
光敏电阻器均制作在陶瓷基
体上，光敏面均做成蛇形，目的是要保证有较大的受光表面。
上边带有光窗的金属管帽或直接进行塑封，其目的是尽可能减少外界（主假如湿气等有害气体）对光敏面及电极所造成的不良影响，使光敏电阻器性能保持稳固，工作靠谱。
光敏电阻光谱响应特征主要由所用的半导体资料所决定，主假如由资料禁带宽度所决定，禁
带宽度越窄，则对长波越敏感。
但禁带很窄时，半导体中热激发也会使自由载流子浓度增添，
使复合运动加快，敏捷度降低，所以采纳冷却光敏面的方法来提升敏捷度是很有效的。
光敏
电阻一般用于与人眼有关的仪器，在使用时，一定加滤光片修正光谱。
第一章作业
1、什么是光谱响应率依据器件与光源的光谱曲线说明光谱般配系数α的意义。
2、某光电二极管，受波长为的6x1012个光子的照耀，此间输出端产生
2x1012
个光子。
试计算该光电子器件的量子效率和响应度。
3、什么是器件的最小可探测辐射功率和探测率探测率表达式的意义怎样
4、半导体发生本征光汲取的条件是什么
第二章
1.光生伏殊效应：
两种半导体资料或金属/半导体相接触形成势垒，当外界光照耀时，激发光生载流子，注入到势垒邻近形成光生电压的现象。
结型光电探测器与光电导探测器的差别:
（1）产生光电变换的部位不一样。
（2）光电导型探测器没有极性，且工作时一定有外加电压，而结型探测器有确立的正负极，不需外加电压也可把光信号变成电信号。
（3）光电导探测器为均质型探测器，载流子驰豫时间长，频次响应特征差。
而结型探测器
频次特征好，敏捷度高。
雪崩式光电二极管、光电三极管还有内增益作用，能够经过较大的电流。
2.外接电路开路（断路）时，光生载流子累积在PN结双侧，光生电压最大，此时的光生电动势Uoc称为开路电压。
外接电路短路时，流过电路的电流Isc称为短路电流，就是光生电流。
3.光电池在受光表面上涂保护膜，如镀SiO2、MgF2。
目的是减小反射损失，增添对入射光的汲取，同时又能够防潮防腐化。
上电极一般多做成栅指状，其目的是便于透光和减小串连电阻。
往常在用单片光电池组装成电池组时，能够采纳增添串连片数的方法来提升输出电压，
用增添并联片数的方法来增大输出电流。
4.光电二极管与光电池的主要差别：
（1）结面积大小不一样，光电二极管的要小好多。
结电容很小，频次特征好；
（2）PN结工作状态不一样，光电池PN结工作在零偏置状态下。
而光电二极管工作于反
偏工作状态下，光电流小。
光电二极管分类：
按工作基础分：
有耗尽型及雪崩型。
按特征分：
有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点结触型等。
按对光的响应分：
紫外、可见光、红外型；
按制造工艺：
平面型、生长型、合金型、台面型。
5.PN结型光电二极管：
依据衬底资料不一样分为2DU和2CU型两种。
2DU型易形成表面漏电流流到前极，它是暗电流（噪声）的大多半，应严禁它流过负载。
温度特征：
光电二极管受温度影响最大的是暗电流。
频次特征：
有两决定要素：
1）光生载流子在耗尽层的渡越时间；
2）结电容Cj和负载电阻RL所构成的时间常数RLCj
光电二极管等结型光电器件的噪声主假如电流散粒噪声和电阻的热噪声。
6.PIN型光电二极管
特色：
（1）光生电流较大，敏捷度高。
因为I层比PN结宽得多，光生载流子要多得多，光生载流子在内建电场和反向电场作用下的漂移挪动会形成较大的光电流输出，敏捷度得以提升。
（2）响度速度快，频次特征好。
一般说，扩散运动的速度比漂移运动的速度低得多，PIN管因为扩散运动被克制，所以
响应速度提升了。
时间响应特征主要取决于结电容和载流子渡越耗尽层所需要的时间。
因为PIN耗尽层变
宽，所以结电容变小了；
同时因为I区电阻高，可承电压高，电场强，载流子渡越耗尽层时
间缩短了，所以时间特征变好了（频次带宽可达10GHz）。
（3）响应波段宽
由硅资料制成的PIN管，长波段能响应到，能够探测到μm的激光。
7.雪崩型光电二极管（APD）
1、雪崩光电二极管原理
PN结加上相当大的反向偏压（略低于反向击穿电压）—高电场—光生载流子加快—晶格原子-新载流子—晶格原子-新载流子—雪崩式载流子倍增。
频次特色：
载流子运动速度快，渡越时间短（10-10s量级），所以时间特征特别好，响应频次可达105MHz，是当前响应速度最快的一种光电二极管。
8.光电三极管
不单能实现光－电变换，还可以放大光电流。
第二章作业
1、结型光电探测器与光电导探测器的主要差别有哪些
2、用波长为μm、强度为3mW的光照耀在硅光电池，无反射，其量子效率为，并设所有光生
载流子能抵达电极。
求：
（1）光生电流。
（2）T=300K、反向饱和电流为10-8A时，求光电池的开路电压。
3、已知2CR太阳能电池的参数为UOC=，ISC=50mA，若用它进行串并联组合对，6V的蓄电池
充电，需要多少个这样的电池
4、光电二极管与光电池的主要差别是什么
5、某光电二极管的结电容为5pF，要求带宽为10MHz，求同意的最大负载电阻是多少6、PIN管的时间响应特征为何比一般光电二极管好7、说明雪崩型光电二极管的工作原理和频次特色。
第三章
1.真空光电器件的突出特色：
1）易于在管内实现迅速、高增益、低噪声的电子倍增。
用于探测极轻微的光辐射和变化极快的光辐射。
如光子计数器。
2）易于制取大面积均匀的光敏面，像元密度大，可获取很高的分辨率。
用于较高要求的精细丈量，如光谱剖析仪，扫描电镜等。
2.将半导体光电发射的物理过程概括为三步：
（1）半导体中的电子汲取入射光子的能量而被激发到高能态（导带）上；
（2）这些被激发的电子在向表面运动的过程中因散射而损失去一部分能量；
（3）抵达表面的电子战胜表面电子亲和势EA而逸出。
3.把电子从体内导带底逸出真空能级所需的最低能量称为
有效电子亲和势
EAeff
，以区
别于表面电子亲和势EA。
4.假如给半导体的表面作特别办理，使表面地区能带曲折，真空能级降低到导带之下，从
而使有效的电子亲和势为负值，经过这类特别办理的阴极称作负电子亲和势光电阴极（NEA）。
NEA电子传输特征：
1）参加发射的电子是导带的未热化的冷电子；
2）NEA阴极中导带的电子逸入真空几乎不需作功。
5.真空光电管
光电管是依据外光电效应原理工作的光电探测器，
它把光能转变成电能，
属于非成像型
的光电器件。
光电倍增管
当前广泛采纳并且最有效的探测轻微光辐射的器件是
电子倍增器的联合。
光电倍增管，它是光电阴极和二次
光电倍增管结构主要由四部分构成：
光电阴极、电子光学输入系统（光电阴极至第一倍增极的地区），倍增系统（或称打拿极系统）、阳极（或称采集极）。
I2
光电倍增管工作原理:
光子透过入射窗口入射在光电阴极上，电子受光子激发发射到真
I
空中，光电子经过电场加快和电子光学1系统聚焦入射到第一倍增级上，倍增级将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经N级倍增极倍增后，光电子就放大N次，最后由阳极采集形成光电流。
光电阴极在结构形式上分为反射型侧窗式和透射型端窗式。
二次电子发射系数：
二次发射系数不单与倍增极的二次发射资料有关，且与它
极间电压
VD有关。
电子倍增系统结构分类：
依据工作原理可分为两类：
聚焦型、非聚焦型。
6.光电倍增管的主要特征和参数
光电倍增管的频次响应主要遇到电子渡越时间散差限制。
渡越时间散差是造成脉冲展宽的主要要素。
7.暗电流
定义：
当光电倍增管完整与光照隔断，在加上工作电压后，阳极仍有电流输出，输出电流的直流部分称为该管的暗电流，即由非光照要素惹起的全部电流称为暗电流。
惹起暗电流有以下几方面的要素：
1）热发射
2）极间漏电
3）光反应
4）离子反应
5）场致发射
6）其余原由
作业：
1、简述半导体光电发射的过程。
2、用波长为589nm光照耀某光电阴极
其发射电流的光谱敏捷度为
W,
该资料的逸出功
为,求该资料的光谱量子效率、长波阈值以及发射光电子最大动能。
3、什么是负电子亲和势光电阴极
4、说明光电倍增管的结构构成和工作原理。
5、某光电倍增管有10个倍增级，每个倍增级的二次电子发射系数δ=4，阴极敏捷度为Rk=200μA/lm，阳极电流不得超出10mA，试预计入射阴极的光通量的上限。
6、光电倍增管的暗电流是指什么惹起暗电流的要素主要有哪些第四章
1.光电成像器件按结构分类有：
像管、真空摄像管、固体成像器件等。
像管能把人眼不可以察看到的物体变换成可见光图像，主要用于夜视条件下的光电成像。
它包含变像管和像加强器。
像管结构表示图以下，主要有三部分构成：
光电阴极、电子光学系统、荧光屏。
像管的工作过程：
1、光电变换：
由光电阴极达成。
轻微或不行见辐射图像信号变换成电子信号（电子
流）;
2、电子成像：
由电子光学系统达成（近似于光学透镜），其上加有高电压，能将光电
阴极发出的电子流加快，并聚焦成像在荧光屏幕上；
3、加强亮度：
高速电子流轰击荧光屏后，屏幕发出的光要强于入射信号光，相当于
加强了图像的亮度，对图像做了二次变换。
2.电子光学系统
R2l
m
u
使电子流聚焦成像的电子光学系统，也称为电子透镜。
分为静电透镜和磁透镜。
静电透镜是靠静电场来使光电子加快，并聚焦成像。
磁透镜是靠静电场和磁场复合场来达成聚焦成像。
1、非聚焦型静电透镜（近贴）
在阳极面上的全色电子束的最大弥散圆半径为：
从上式能够看出：
阴极与阳极之间的电位差U越大，最大初电能εm及极间距离l越小，弥散圆斑越小，图像越清楚。
往常，极间距离l老是很小（小于1mm），而U却很大（3~7KV），所以图像一般较清楚。
3.光学纤维面板级间耦合几乎所有采纳纤维面板。
4.像管
LM
一般入射于光G电阴极的光是物体的反射光。
L
对同一光源，阴极长波E响v应大者E，供给的初始对照度高。
对同一阴极，不一样的光源状况（如星光和月光），光源光谱倾向长波者，能供给较高的初始对照。
因为光电阴极长波阈值老是大于眼睛，所以光电阴极所供给的初始对照度老是大于人
眼。
亮度增益：
像管输出亮度L与阴极入射照度Ev之比的π倍：
M—光出射度lm/m2
像管的传像特征是指像管在传达图象时，对图像几何形状的影响。
图像几何形状主要受
到电子光学系统的影响。
像管的时间响应特征主要由荧光屏所决定。
限制人眼分辨能力的要素有三个：
物体的亮度、视角、亮度对照度。
5.第一代微光像加强
利用Sb-Cs、Sb-K-Na-Cs、NEA等阴极制成的像管称为像加强器，它能够在轻微的自然
光条件下实行察看，所以又称为微光像加强器或微光管。
第一代微光管由三个单管串连而成，
成像质量显然提升。
但仍工作于被动察看方式。
主要弊端是有强光晕光现象。
微通道板：
是带有很多微通道孔的薄板，厚1~2mm，每个微通道内表面电阻很大，可连
续进行二次电子发射，能够实现高达106的电子倍增。
采纳微通道板的像管，称为微通道板
像加强器，属于第二代微光夜视器件。
第二代微光管倍增成效好，像管体积小。
制作CEM的资料当前主要有两种：
高铅玻璃、陶瓷半导体。
对于MCP的增益:
1、对于一个固定尺寸的MCP,增益随所加电压U增添而高升。
2、在电压确准时，G随α的变化有一最正确值。
在某个长径比时，增益最大，即存在一个最正确长径比。
α＝45邻近时,增益最大。
3
、计算剖析表示：
U=22α时,增益G有极大值。
由此,MCP两头加1000V电压为佳。
4
、一般跟着张口面积增大，增益随之增大。
可使用扩口技术来提升张口面积。
此刻开
口面积一般在60％以上。
6.第二代微光像加强器采纳了微通道板作为电子倍增器。
近贴式MCP像加强器：
光电阴极、MCP、荧光屏之间都是近贴，不倒像，图像不放大。
静电聚焦式MCP像加强器：
静电透镜成像在MCP平面上，MCP与屏近贴，成倒像。
7.三代微光管的特色：
采纳了双近贴结构，阴极、ＭＣＰ与荧光屏之间都为近贴结构。
阴极为GaAs/InGaAsNEA光电阴极。
采纳了高增益、低噪声、长寿命的MCP。
MCP电子输入端面镀了近3-10nm厚的离子阻拦膜（Al2O3），以减少离子反应付阴极的
伤害。
四代微光像加强器两个特色：
采纳体电导MCP，并使光电阴极与MCP间采纳自动脉冲门控电源。
1）体电导MCP
2）自动脉冲门控电源
1、说明像管的结构和工作原理。
2、试说明在像管中，提升光电阴极长波响应付增添对照度的意义。
3、某二级级联像管，两个光电阴极均为S-25，它对标准光源的积分敏捷度R=400μA/lm，
两个荧光屏均为P-20，发光效率为50lm/W，各级电压均为12KV，各级电子光学系统透过
系数和放大率均为1，不考虑极间耦合损失的状况下，试计算它对星光下绿色草木反射光的
亮度增益GL。
第六章
1.电荷耦合器件的基根源理
MOS电容的电荷分布在必定厚度的半导体表面层内，这个带电的层称为
1、UG<
0，多半载流子聚积状态
2、UG>
0（反偏）多半载流子耗尽。
空间电荷区两头的电势差称为
空间电荷区。
表面势，规定表面
电势比内部高时，取正当。
3、UG>
0，持续增大。
表面处能带进一步向下曲折，这意味着表面处的电子浓度将超出
空穴浓度而变得很高，即形成与本来半导体衬底导电种类相反的层，叫做反型层。
4、UG>
0，自由电荷进入势阱
CCD就是在非稳固条件下工作的MOS电容器的集成。
CCD的势阱深度和存贮电荷能力都是由表面势所决定。
表面势与栅压，氧化层电容，受主浓度以及势阱中的自由电子浓度有关。
2.电荷耦合原理
CCD工作在深耗尽区，能够用电注入或光注入的方法向势阱注入电荷，势阱中的自由电
荷往常称为电荷包。
在提守信号时，需要将电荷包有规则地传递出去，这一过程叫做CCD的电荷转移，它是靠各个MOS栅极在时钟电压作用下，以电荷耦合方式实现的。
CCD器件基本结构包含：
转移电极结构、转移沟道结构、信号输入结构、信号输出结构。
在实质的供电系统中，CCD依据转移电极结构（外接脉冲相数）的不一样，分为二相、三相、
四相结构；
CCD依据转移信道结构（电荷转移时所经过的道路）的不一样，又分为表面沟道
和体内沟道结构。
当前常用的横向限制方法有：
沟阻扩散（或注入）法、氧化物台阶法。
电注入型输入方
法有好多（保证线性转移）。
主要有动向电流积分法、二极管截止法、电位均衡法等。
此中，
电位均衡法应用最宽泛。
惹起电荷包不完整转移的原由有：
表面态对电子的浮获、时钟频次过高、体内缺点对
电荷包的作用，如自感觉电场、热扩散、边沿电场等。
此中前两者是主要原由。
CCD电荷储存容量越大，办理电荷的能力就越强，动向范围就越好。
两相线阵CCD成像器件结构包含光敏区、存贮电极、电荷转移电极、CCD移位存放器、
输出机构和赔偿机构。
面阵CCD成像器件依据信号电荷转移和读出的结构方式不一样往常分为三种种类：
帧/场
转移（FT）、行间转移（IT）、帧行间转移（FIT）。
2.光电门+FD方式：
长处：
噪声小。
掩埋型光电二极管+FD方式：
长处：
较低的暗电流，且无电极资料汲取光的现象。
1、用三相CCD结构说明电荷耦合变换的原理。
2、CCD器件的基本结构包含哪些
3、说明BCCD与SCCD之间的差别。
4、说明帧/场转移面阵CCD的工作原理。
5、说明行间转移结构CCD的工作原理。
6、试列表比较CCD与CMOS传感器的特征。
7、CCD与CMOS图像传感器在储藏同时性方面有什么差别
1－答：
电荷的耦合变换过程分为四步以下：
（1）势阱的形成如图（a），在三金属栅极上加三相电压V1、V2、V3，则在其表面下形成与电压大小成线性关系的耗尽层，即所谓势阱。
（2）电荷的存贮如图（b），若V2电压高于其余电压，则它下边的势阱比其余栅极下的势阱要深，电荷存贮在里面形成电荷包。
（3）电荷的传输如图（c），若在V3上加高于V2的电压，则在V3相应栅极下形成比V2下更深的势阱，因为电极间隔很小，相邻两势阱将归并一同，电荷也将不受阻拦地转入更深势阱，进而使电荷得以传输。
（4）形成新的存贮状态如图（d），此时V1=V2，V3>
V1。
电荷包向右挪动了一个地点。
第八章
1.利用热效应探测和察看外来辐射而制成的器件称为热探测器。
热探测器的基根源理：
分类：
1）直接利用辐射所产生的热效应。
依据温度的变化来探
测辐射，以温度来胸怀热。
2）利用辐射产生热，热能再变换为电或磁效应，经过对电或磁
量的胸怀来探测辐射的大小。
2.微测辐射热计的工作原理：
物体热辐射经过凸镜聚焦，成像在热敏探测器阵列上，热辐
射致使探测器温度变化，温度变化又致使热敏元的电阻的变化，经过回路把电阻变化信号拿出，就能够探测外界的热辐射。
3.微机械制成的微辐射计能够分为两种结构种类:
单层结构和两层结构。
与单层结构对比，因为它同意了更大的填补系数的红外光汲取率（在腔体下方产生一个共振光学腔微观隔热的成效。
（读出电路能够处在硅微桥下边
），这类结构还可以够减少热传导系数，
）和更大
起到
当前，微测辐射热计主假如“两层”结构种类
1、红外探测的两种主要形式是什么
2、对于热探测器，怎样有效地提升温升
3、概括微测辐射热计的工作原理。
4、简述“两层”微测辐射热计阵列的微桥结构的特色
第九章
1.热释电探测器是依据热释
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