光電檢測(cè)考試復(fù)習(xí)題1-文庫(kù)吧資料
2025-04-22 23:03本頁(yè)面
【正文】 。當(dāng)光電池后接高輸入阻抗放大電路時(shí)，其工作在線性電壓輸出和空載電壓輸出（開(kāi)路電壓輸出）狀態(tài)。為此要求負(fù)載電阻或后續(xù)放大電路輸入阻抗盡可能小，才能使輸出電流盡可能大，即接近短路電流Isc，因?yàn)橹挥卸搪冯娏鞑排c入射光照度有良好的線性關(guān)系。而光電二極管必須在反偏電壓下才能工作,是光電導(dǎo)工作模式,器件內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻,此時(shí)器件相當(dāng)于一個(gè)恒流源.敘述光電池低輸入阻抗和高輸入阻抗放大電路的特點(diǎn)和區(qū)別，各應(yīng)用于什么場(chǎng)合？(10分) 答： 當(dāng)光電池后接低輸入阻抗放大電路時(shí)，其工作在短路或線性電流放大狀態(tài)，這是一種電流變換狀態(tài)，要求硅光電池送給負(fù)載電阻RL（這時(shí)RLRm，且RL→0）的電流與光照度成線性關(guān)系。(4) 光電檢測(cè)器件必須和輸入電路以及后續(xù)電路在電特性上相互匹配，以保證最大的轉(zhuǎn)換系數(shù)、線性范圍、信噪比以及快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等。(2)光電檢測(cè)器件的光電轉(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹配。因?yàn)闇囟壬呤菬岱e累的作用，所以光熱效應(yīng)的響應(yīng)速度一般比較慢，而且容易受環(huán)境溫度變化的影響。光熱效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是探測(cè)元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)元件溫度上升，溫度上升的結(jié)果又使探測(cè)元件與溫度有關(guān)的電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。按照是否發(fā)射電子，光電效應(yīng)又分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)。光電效應(yīng)就對(duì)光波頻率（或波長(zhǎng)）表現(xiàn)出選擇性。光電探測(cè)器與熱電探測(cè)器在工作原理、性能上有什么區(qū)別？答：所謂光電效應(yīng)是指，光輻射入射到光電材料上時(shí)，光電材料發(fā)射電子，或者其電導(dǎo)率發(fā)生變化，或者產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。當(dāng)光照射PN結(jié)時(shí)，只要入射光子能量大于材料禁帶寬度，就會(huì)在結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子－空穴對(duì)。簡(jiǎn)述三種主要光電效應(yīng)的基本工作原理 答： 當(dāng)半導(dǎo)體材料受光照時(shí)，由于對(duì)光子的吸收引起載流子濃度增大，因而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率增大，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)，是一種內(nèi)光電效應(yīng)。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。 為什么發(fā)光二極管的PN結(jié)要加正向電壓才能發(fā)光？而光電二極管要零偏或反偏才能有光生伏特效應(yīng)？ 答：1. pn結(jié)在外加正向偏壓時(shí),外加電壓削弱內(nèi)建電場(chǎng),使空間電荷區(qū)變窄,載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),構(gòu)成少數(shù)載流子的注入,從而在pn結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴的復(fù)合。 當(dāng)i＝0時(shí)，RL＝∞（開(kāi)路），此時(shí)曲線與電壓軸交點(diǎn)的電壓通常稱為光電池開(kāi)路時(shí)兩端的開(kāi)路電壓，以VOC表示，由式（1）解得： （2）（4分）當(dāng)Ip》Io時(shí)， 當(dāng)RL＝0（即特性曲線與電流軸的交點(diǎn)）時(shí)所得的電流稱為光電流短路電流，以Isc表示，所以Isc＝Ip＝Se 如果硅光電池的負(fù)載為RL，畫(huà)出它的等效電路圖，寫(xiě)出流過(guò)負(fù)載IL的電流方程及Uoc、Isc的表達(dá)式，說(shuō)明其含義（圖中標(biāo)出電流方向）。（10分）(1)對(duì)于圖a）所示的電路，光電信號(hào)是直接取出的，即U0=ILRL，而對(duì)于b）圖，光電信號(hào)是間接取出的，U0=UCILRL； (2)兩種電路輸出的光電信號(hào)電壓的幅值相等，但相位是相反的； (3)這兩種方法只適合照射到P—N結(jié)上的光強(qiáng)變化緩慢和恒定光的情況，這時(shí)光電二極管的結(jié)電容不起作用，二極管本身的串聯(lián)電阻很小，實(shí)際上可以略去不計(jì)。在“反向偏置”電路中，有兩種取得輸出電壓U0的方法：一種是從負(fù)
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