張永林第二版光電子技術(shù)課后習(xí)題答案-文庫(kù)吧
2025-06-07 17:10 本頁(yè)面
【正文】 光譜特性與光源的光譜分布較接近。由光電器件的光譜特性可決定光電器件的靈敏度（響應(yīng)率）——光譜靈敏度和積分靈敏度。？結(jié)型光電器件必須工作在哪種偏置狀態(tài)? 因?yàn)閜n結(jié)在外加正向偏壓時(shí)，即使沒(méi)有光照，電流也隨著電壓指數(shù)級(jí)在增加，所以有光照時(shí)，光電效應(yīng)不明顯。pn結(jié)必須在反向偏壓的狀態(tài)下，有明顯的光電效應(yīng)產(chǎn)生，這是因?yàn)閜n結(jié)在反偏電壓下產(chǎn)生的電流要飽和，所以光照增加時(shí)，得到的光生電流就會(huì)明顯增加。 ，求照度L2下的開(kāi)路電壓U 。？它有哪些特點(diǎn)？ 表面區(qū)域能帶彎曲，真空能級(jí)降低到導(dǎo)帶之下。特點(diǎn)： ，光譜響應(yīng)率均勻3熱電子發(fā)射小 ，光電子能量集中“白噪聲”？何謂“噪聲”？要降低電阻的熱噪聲應(yīng)采取什么措施？功率譜大小與頻率無(wú)關(guān)的噪聲，稱白噪聲。功率譜與f成反比，稱1/f 噪聲。 措施：*=1011cmHz1/2W1,，用于f=5x103Hz的光電儀器中，它能探測(cè)的最小輻射功率為多少？ ？熱釋電探測(cè)器為什么只能探測(cè)調(diào)制輻射？ 熱電晶體的自發(fā)極化矢量隨溫度變化，從而使入射光可引起電容器電容改變的現(xiàn)象成為熱釋電效應(yīng)。由于熱釋電信號(hào)正比于器件的溫升隨時(shí)間的變化率，因此它只能探測(cè)調(diào)制輻射。，有光照時(shí)電阻為50歐姆，無(wú)光照時(shí)電阻為5000歐姆，求該樣品的光電導(dǎo)。 G光=G亮G暗=1/501/5000=（s）該樣品的光電導(dǎo)即為所求。 ？為什么？當(dāng)光照變化dL時(shí)，引起輸出電壓U0變化，分別寫出這兩種電路dU0的表達(dá)式。、短路電流與光照度的關(guān)系。為什么光電池的輸出與所接的負(fù)載有關(guān)系？ （1）工作原理光電池是一個(gè)簡(jiǎn)單得PN結(jié)。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，PN結(jié)將吸收入射光子。如果光子能量超過(guò)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則由半導(dǎo)體能帶理論可知，在PN結(jié)附近會(huì)產(chǎn)生電子和空穴。在內(nèi)電場(chǎng)的作用下，空穴移向P區(qū)，電子移向N區(qū)，使N區(qū)聚集大量的電子而帶上負(fù)電，在P區(qū)聚集大量的空穴而帶上正電。于是在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生了電勢(shì)，成為光生電動(dòng)勢(shì)。如果用導(dǎo)線或電阻把N區(qū)和P區(qū)連接起來(lái)，回路中就會(huì)有光電流I流過(guò)，電流方向是由P區(qū)流向N區(qū)。（6分）（2）光電池的電動(dòng)勢(shì)即開(kāi)路電壓與照度成非線性關(guān)系，在照度光電池的短路電流與照度成線性關(guān)系（4分）（3）當(dāng)負(fù)載電阻較大時(shí)，光電流流過(guò)負(fù)載電阻時(shí)，必然使外加電場(chǎng)增大，由于外電場(chǎng)的方向是與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，故要削弱內(nèi)電場(chǎng)的強(qiáng)度，從而使光生的電子和空穴不能移過(guò)PN結(jié)，使對(duì)外輸出的光電流減少。（5分） 2CR和2DR，2CU和2DU在結(jié)構(gòu)上有何主要區(qū)別？2DU光電二極管增設(shè)環(huán)極的目的是什么？畫出正確接法的線路圖，使用時(shí)環(huán)極不接是否可用？為什么？ 硅光電池按基底材料不同分為2CR和2DR 。2CR為N型單晶硅，2DR為P型單晶硅。按襯底材料的不同，硅光電二極管分為2CU和2DU兩種系列。2DU光電二極管增設(shè)環(huán)極的目的是為了減少暗電流和噪聲。、雪崩光電二極管的工作原理和各自特點(diǎn)。PIN管的頻率特性為什么比普通光電二極管好？ 工作原理：PIN管加反向電壓時(shí)，勢(shì)壘變寬，在整個(gè)本征區(qū)展開(kāi)，耗盡層寬度基本上是I區(qū)的寬度，光照到I層，激發(fā)光生電子空穴時(shí)，在內(nèi)建電場(chǎng)和反向電場(chǎng)作用下，空穴向P區(qū)移動(dòng)，電子向N區(qū)移動(dòng)，形成光生電流，通過(guò)負(fù)載，在外電路形成電流。特點(diǎn)：頻帶寬，線性輸出范圍寬。優(yōu)點(diǎn)：1，工作電壓比較低，一般為5V。2，探測(cè)靈敏度比較高；3，內(nèi)量子效率較高；4，響應(yīng)速度快；5，可靠性高；6，PIN管能低噪聲工作。 工作原理：當(dāng)光電二極管的PN結(jié)上加相當(dāng)大的反向偏壓時(shí)，在耗盡層內(nèi)將產(chǎn)生一個(gè)很高的電場(chǎng)，它足以使在該強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)產(chǎn)生和漂移的光生載流子獲得充分的動(dòng)能，電子空穴與晶格原子碰撞，將產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。新的電子空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，分別向相反的方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，又可能與原子碰撞，再一次產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。如此反復(fù)，形成雪崩式的載流子倍增。特性：靈敏度高，響應(yīng)速度快；PIN光電二極管因由較厚的i層，因此pn結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)就基本上全集中于i層中，使pn結(jié)的結(jié)間距離拉大，結(jié)電容變小，由于工作在反偏，隨著反偏電壓的增大，結(jié)電容變的更小，從而提高了pn光電二極管的頻率響應(yīng)。由于PIN管耗盡層變寬，這就相當(dāng)于增大了結(jié)電容之間的距離，使結(jié)電容變小，而且耗盡層的厚度隨反向電壓的增加而加寬，因而結(jié)電容隨著外加反向偏壓的增大而變得更小。同時(shí)，由于I層的電阻率很高，故能承受很高的電壓，I層電場(chǎng)很強(qiáng)，對(duì)少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)起加速作用，雖然渡越距離增大一些，但少數(shù)載流子的渡越時(shí)間相對(duì)還是短了。總之，由于結(jié)電容變小，載流子渡越耗盡層的時(shí)間短，因此PIN管的特性好。，其光電靈敏度S=，拐點(diǎn)電壓U =10V，輸入輻射功率 =（5+3sin t）μW，偏置電壓Ub=40V，信號(hào)由放大器接收，求取得最大功率時(shí)的負(fù)載電阻Rb和放大器的輸入電阻R 的值，以及輸入給放大器的電流、電壓和功率值。，用2CU型光電二極管接收輻射通量變化為 =（20+50sinwt）μW的光信號(hào)，其工作偏壓Ub=30V，拐點(diǎn)電壓Um=10V，且Rb=RL。2CU的參數(shù)是：光電靈敏度S=，結(jié)電容Cj=3pF，分布電容C0=3pF。試計(jì)算：1.。結(jié)電容Cj=8pF，放大器的輸入電容Ci=5pF，輸入電阻r=10k計(jì)算變換電路中頻時(shí)的輸出電壓U0上限頻率f
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