張永林老師版光電子技術(shù)(編輯修改稿)
2024-11-30 13:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 一些，但少數(shù)載流子的渡越時間相對還是短了。總之，由于結(jié)電容變小，載流子渡越耗盡層的時間短，因此 PIN 管的特性好。 光電二極管 2CU2E，其光電靈敏度 S= A/μ W，拐點電壓 U =10V，輸入 輻射功率 =（ 5+3sin t） μ W，偏置電壓 Ub=40V，信號由放大器接收，求取得最大功率時的負載電阻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。 圖 中，用 2CU 型光電二極管接收輻射通量變化為 =（ 20+50sinwt）μ W 的光信號，其工作偏壓 Ub=30V，拐點電壓 Um=10V，且 Rb=RL。 2CU 的參數(shù)是：光電靈敏度 S=μ A/μ W，結(jié)電容 Cj=3pF，分布電容 C0=3pF。試計算： 1. 用光電三極 管 3DU12 探測交變信號。 結(jié)電容 Cj=8pF，放大器的輸入電容 Ci=5pF，輸入電阻 r=10k 計算變換電路中頻時的輸出電壓 U0 上限頻率 f 設(shè)計光控繼電器開關(guān)電路。已知條件：光電晶體管 3DU15 的 S=1μ A/lx，繼電器 K 的吸合電流為 10mA，線圈電阻 。要求光照大于 200lx 時繼電器 J 吸合。 試述 PSD 的工作原理，與象限探測器相比， PSD 有什么優(yōu)點？ PSD 是利用離子注入技術(shù)制成的一種對入射到光敏面上的光點位置敏感的光電器件，分為一 維和二維兩種。當(dāng)入射光是非均勻的或是一個光斑時，其輸出與光的能量中心有關(guān)。與象限探測器相比， PSD 的優(yōu)點有：對光斑的形狀無嚴(yán)格要求；光敏面上無象限分隔線，對光斑位置可進行連續(xù)測量，位置分辨率高 ，可同時檢測位置和光強。 光電發(fā)射和二次電子發(fā)射有哪些不同？簡述光電倍增管的工作原理。 光電發(fā)射是光轟擊材料使電子逸出，二次電 子發(fā)射是電子轟擊材料，使新的電子逸出。 1）光子透過入射窗口入射在光電陰極 K 上。 2）光電陰極電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中。 3）光電子通過電子加速和電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦入射到第 一倍增極 D1 上，倍增極將發(fā)射出比入射電子數(shù)目更多的二次電子，入射電子經(jīng) N 級倍增極倍增后光電子就放大 N 次方倍。 4）經(jīng)過倍增后的二次電子由陽極 P 收集起來，形成陽極光電流，在負載 RL 上產(chǎn)生信號電壓 光電倍增管中的倍增極有哪幾種結(jié)構(gòu)？每一種的主要特點是什么？ 鼠籠式 ：結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；但靈敏度的均勻性稍差。 直線聚焦式：極間電子渡越時間的離散性小，時間響應(yīng)很快，線性好：但絕緣支架可能積累電荷而影響電子光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 盒柵式：電子的收集效率較高，均勻性和穩(wěn)定性較好；但極間電子渡越時間零散較大。 百葉窗式：工作面積大，與大面積光電陰極配合可制成探測弱光的倍增管 。但極間電壓高，有時電子可能越級穿過，從而，收集率較低，渡越時間離散較大。 近貼柵網(wǎng)式：極好的均勻性和脈沖線性，抗磁場影響能力強。 微通道板式：尺寸大為縮小，電子渡越時間很短，響應(yīng)速度極快，抗磁場干擾能力強，線性好。 (a)畫出具有 11 級倍增極，負高壓 1200V 供電，均勻分壓的光電倍增管的工作原理，分別寫出各部分名稱及標(biāo)出 Ik， Ip 和 Ib 的方向。 (b)若該倍增管的陰極靈敏器 Sk 為 20μ A/lm，陰極入射的照度為 ，陰極有 效面積為 2cm2 ,各倍增極發(fā)射系數(shù)均相等（σ =4），光電子的收集率為 ，各倍增極電子收集率為 ，試計算倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)和陽極電流。 (c)設(shè)計前置放大電路，使輸出的信號電壓為 200mV,求放大器的有關(guān)參數(shù)，并畫出原理圖 （ a）如圖 （ b）陰極電流： Ik=Sk? Φ =20?106??2?104 =4?1010A 倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù) :M=IkIp =ε 0? (σ ?ε )11 =?(4?)11 ? ?106 陽極電流： Ip=M? Ik=936 μ A （ c） 39。39。 ( )200214936fooLffo o p L p fLLfRVVRRRV V I R I RRRmvRA???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 某光電倍增管的陽極光電靈敏度為 10A/lm，為什么還要限制其陽極輸出電流小于50~100μ A 范圍內(nèi)？問 其陰極面上最大允許的光通量為多少流明？ 因為陽極電流過大會加速光電倍增管的疲勞與老化。 某 GDB 的陽極積分靈敏度為 10A/lm， Sk=20μ A/lm，倍增極有 11 級。若各級的電子收集效率為 1，問各倍增極的平均倍增系數(shù)為多少？ 現(xiàn)有 GDB423 型光電倍增管的光電陰極面積為 2cm178。，陰極靈敏度 Sk 為 25μ A/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)為 10~5，陽極額定電流為 20μ A，求允許的最大光照。 簡述 PbO 視像管的基本結(jié)構(gòu)和工作過程。 光學(xué)圖像投射到光電陰極 上，產(chǎn)生相應(yīng)的光電子發(fā)射，在加速電場和聚焦線圈所產(chǎn)生的磁場 共同作用下打到靶上，在靶的掃描面形成與圖像對應(yīng)的電位分布最后，通過電子束掃描把電 位圖像讀出，形成視頻信號 ， 攝像器件的參量 —— 極限分辨率、調(diào)制傳遞函數(shù)和惰性是如何定義的？ 分辨率表示能夠分辨圖像中明暗細節(jié)的能力。極限分辨率和調(diào)制傳遞函數(shù)（ MTF） 極限分辨率：人眼能分辨的最細條數(shù)。用在圖像（光柵）范圍內(nèi)所能分辨的等寬度黑白線條數(shù)表示。也用線對 /mm 表示。 MTF：能客觀地表示器件對不同空間頻率目標(biāo)的傳遞能力。 惰性：指輸出信 號的變化相對于光照度的變化有一定的滯后。 原因：靶面光電導(dǎo)張弛過程和電容電荷釋放惰性。 以雙列兩相表面溝道 CCD 為例，簡述 CCD 電荷產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移、輸出的基本原理。 以表面溝道 CCD 為例，簡述 CCD 電荷存儲、轉(zhuǎn)移、輸出的基本原理。 CCD 的輸出信號有
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