光電檢測技術試題及答案

　　光電檢測技術主要描述了光電檢測技術的基本概念，基礎知識，各種檢測器件的結構、原理、特性參數(shù)、應用，光電檢測電路的設計。以下是由陽光網(wǎng)小編整理關于光電檢測技術試題的內(nèi)容，希望大家喜歡!

　　光電檢測技術試題及答案

　　1、 光電器件的基本參數(shù)特性有哪些?

　　(響應特性 噪聲特性 量子效率 線性度 工作溫度)

　　@響應特性分為電壓響應度 電流響應度 光譜響應度 積分響應度 響應時間 頻率響應

　　@噪聲分類： 熱噪聲 散粒噪聲 產(chǎn)生-復合噪聲 1/f噪聲 信噪比S/N 噪聲等效功率NEP

　　2、 光電信息技術是以什么為基礎，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、 光電效應包括哪些

　　外光電效應和內(nèi)光電效應)

　　外光電效應：物體受光照后向外發(fā)射電子——多發(fā)生于金屬和金屬氧化物。 內(nèi)光電效應：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——多發(fā)生在半導體。

　　內(nèi)光電效應又分為光電導效應和光生伏特效應。

　　光電導效應：半導體受光照后，內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，使半導體中載流子數(shù)顯著增加而電阻減少的現(xiàn)象。

　　光生伏特效應：光照在半導體PN結或金屬—半導體接觸面上時，會在PN結或金屬—半導體接觸的兩側(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 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、光熱效應應包括哪三種。

　　(熱釋電效應 輻射熱計效應 溫差電效應)

　　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的光電探測器，它的結構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 光電管 光電倍增管)

　　二、 名詞解釋

　　1、響應度

　　(響應度(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

　　(光電效應：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)很小;光照時，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

　　(亮態(tài)前歷效應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

　　(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)

　　8、暗電流

　　9、暗態(tài)前歷效應

　　暗態(tài)前歷效應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結上加相當大的反向偏壓(100~200V)時，在結區(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—空穴對。只要電場足夠強，此過程就將繼續(xù)下去，使PN結內(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。)

　　2、光生伏特效應與光電導效應的區(qū)別和聯(lián)系?

　　(共性：同屬于內(nèi)光電效應。區(qū)別：光生伏特效應是少數(shù)載流子導電的光電效應，而光電導效應是多數(shù)載流子導電的光電效應。)

　　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結上未加電壓時構成一定的勢壘，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，構成少數(shù)載流子的注入，從而在PN 結附近產(chǎn)生導帶電子和價帶空穴的復合。一個電子和一個空穴對每一次復合，將釋放出與材料性質(zhì)有關的一定復合能量，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構、工作原理及特點

　　(它的結構分三層，即P型半導體和N型半導體之間夾著較厚的本征半導體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。

　　(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?

　　(#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構組成和工作原理

　　(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器件的結構和工作原理

　　(MOS電容器件+輸入輸出端=CCD

　　Ccd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，則在半導體表面形成不同深淺的勢阱。勢阱用于存儲信號電荷，其深度同步于信號電壓變化，使阱內(nèi)信號電荷沿半導體表面?zhèn)鬏�，最后從輸出二極管送出視頻信號。)

　　11、簡述熱電偶的工作原理

　　(熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應,即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。)

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