武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷.docx
《武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷.docx（8页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷
武汉理工大学光电技术考试试题纸A卷
课程名称光电技术专业班级光信科0501〜0503
题
号
三
四
五
六
七
八
九
十
总
分
题
分
15
15
10
10
10
15
15
10
10
0
备注：
学生不得在试题纸上答题（含填空题、选择题等客观
题）
、名词解释（每小题3分，总共15分）
1.坎德拉（Candela,cd）2.外光电效应3.量子效率4.
象增强管5.本征光电导效应
、填空题（每小题3分，总共15分）
1.光电信息变换的基本形式、
O
2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由
和组成
3.发光二极管（LED）是一种注入电致发光器件，他由P型
和N型半导体组合而成。
其发光机理可以分为
和
4.产生激光的三个必要条件是
5.
已知本征硅的禁带宽度为Eg，要使该材料有光电子产
生，其入射光波的最大波长为-
Ubb=12V
9V。
设光敏电阻在30〜100之间的丫值不变。
试求：
（1）输出电压为8V时的照度；
（2）若Re增加到6KQ,输出电压仍然为8V,求此
时的照度;
（3）输出电压为8V时的电压灵敏度。
四、如果硅光电池的负载为Rl。
（10分）
（1）、画出其等效电路图；
（2）、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流；
（3）、标出等效电路图中电流方向。
五、简述PIN光电二极管的工作原理。
为什么PIN管比普
通光电二极管好？
（10分）
六、1200V负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度SK为20uA/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（「•=4），光电子的收集率为；。
=0.98，各倍增极的电子
收集率为；=0.95。
（提示增益可以表示为G=；o（=）n）（15
分）
（1）计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。
（2）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。
七、简述CCD的两种基本类型，画出用线阵CCD测量微小
物体（小于100微米）原理简图，并分析测量原理。
（15分）
八、一InGaAsAPD管在倍增因子M=1，入射波长为
1550nm时的量子效率=60%,加偏置电压工作时的倍增因子M=12。
（10分）
1•如果入射功率为20nW,APD管的光电流为多少？
2•倍增因子为12时，APD管的光谱响应度为多少？
光电技术A卷参考答案
」、名词解释
1.坎德拉（Candela,cd）:
发光频率为540x10Hz的单色
辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683Wsr-1时，在该
方向上的发光强度为1cd。
2.外光电效应：
当光照射某种物质时，若入射的光子能量hv足够大，它和物质中的电子相互作用，致使电子
逸出物质表面，这种现象称为光电发射效应，又称外光电效应。
3.量子效率：
一定波长的光子入射到光电阴极时，该阴
极所发射的光电子数与入射的光子数之比值。
4.象增强管：
把微弱的辐射图像增强到可使人直接观察
的真空光电成像器件。
5.本征光电导效应：
本征半导体价带中的电子吸收光子
能量跃入导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴，使得材料的电导率发生变化的现象。
填空题
1.信息载荷于光源的方式信息载荷于透明体的方式、信息载荷于反射光的方式、信息载荷于遮挡光的方式、信息载荷于光学量化器的方式和光通信方式的信息变换。
2.光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极。
3.PN结注入发光，异质结注入发光。
1_he
2
4、
口&
四、根据图示为恒流偏置电路，流过稳压管的电流
满足稳压管的工作条件
（1）当儿4V时，*
R亠-5由得输出电压为6伏时电阻*16您）,
厂lgJAlg乌输出电压为9伏时电阻览3d，故^=1;
jflt-—匕■
输出电压为8V时，光敏电阻的阻值为=4总」，带
入•，解得E=60lx
（2）与上面
（1）中类似，求出照度E=34lx
亠十亠口“s=^=^i£=o，xv/fr）
（3）电路的电压灵敏度
牽效微变
五、
（1）光电池的等效电路图
（2）流过负载电阻的电流方程-D
短路电流的表达式'匕'f"
trI,
»L=—K-+D
开路电压的表达式
（3）电流方向如图所示
六、当光照射p-n结，只要人射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子-空穴对。
这些非平衡载流子在内建电场的作用下，空穴顺电场方向运动，电子逆电场方向运动，在开路状态，最后在n区边界积累光电子，p区积累光生空穴，产生一个与内建电场方向相反的光生电场。
光电二极管在正偏置时，呈单向导电性，没有光电效应产生，只有在反偏置或零偏置时，才产生明显的光电效应。
其基本结构就是一个p-n结，属于结型光生伏特效应。
当光照射时，满足条件hv>Eg,则在结区产生的光生载流子将被内建电场拉开，于是在外电场的作用下形成了以少数载流子漂移为主的光电流，显然，光电流比无光照射时的反向饱和电流大的多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。
对于PIN管，由
于I层的存在，使扩散区不会到达基区，从而减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间，而I层工作在反
向，实际是一个强电场区，对少子起加速的作用。
即使I层
较厚，对少子的度越时间影响也不大，即提高了频率响应。
同时，反偏下，耗尽层较无I层时要大的多，从而使结电容下降，也提高了频率响应。
七、
CCD有两种基本类型：
一种是电荷包存贮在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这类器件称为表面沟道电荷耦合器件（SCCD;另一种是电荷包存贮在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向传输，这类称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件（BCCD。
原理：
当满足远场条件L>>d2/入时，根据夫琅和费衍射公式可得到
d=K入/Sin9⑴
当9很小时（即L足够大时）Sin9〜tg9=Xk/L
代入
（1）式得d=心="」*=：
..
（2）
S――暗纹周期，S=X/K是相等的，则测细丝直径d转化为
用CCD测S测量简图
八
（1）SolutionTheresponsivityatM=1intermsofthe
quantumefficiencyis
1^xlO1;xl*5xl0-5
S（z）=g（z）—=06>
he
6.626x10"x3xlO'
=0.75JJJ-l
3T（/）
［⑺y_S（刃尿^j（x）■hvx.s
I\n
S
（2）=^1>075=9,0.1旷
⑵IfIphoistheprimaryphotocurrentand*0isthe
incidentopticalpowerthenbydefinition
.二初二180x10A
札sothat
升级会员 