光電檢測(cè)技術(shù)課程作業(yè)及答案(打印版)-文庫吧資料
2025-06-24 19:52本頁面
【正文】 0一、填空題光電耦合器是由（發(fā)光） 器件與（光敏） 器件組成的（電）－（光）－（電）器件。半導(dǎo)體激光器的閾值電流都比較高，由于激光器工作時(shí)需要的電流很大，電流通過結(jié)和串聯(lián)電阻時(shí)，將使結(jié)的溫度上升，這又導(dǎo)致閾值電流上升。采用脈沖驅(qū)動(dòng)的情況下，獲得很高的亮度，但應(yīng)考慮到脈沖寬度、占空度比與響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。只要外電源不斷的向PN結(jié)注入電子，導(dǎo)帶對(duì)于價(jià)帶的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)就會(huì)繼續(xù)下去，受激輻射即可不停地發(fā)生，這就是注入式半導(dǎo)體激光器的發(fā)光過程。受激輻射出來的光子又會(huì)進(jìn)一步去誘導(dǎo)導(dǎo)帶中的其它電子產(chǎn)生受激輻射。但其中總會(huì)有一部分光是沿著諧振腔腔軸方向傳播的，往返于半導(dǎo)體之間。這時(shí)，導(dǎo)帶中的電子會(huì)有一部分發(fā)生輻射躍遷，同時(shí)產(chǎn)生自發(fā)輻射。答：注入式半導(dǎo)體激光器的工作過程是，加外電源使PN結(jié)進(jìn)行正偏置。⑶必須要有一個(gè)共振腔提供正反饋及增益,以維持受激輻射的持續(xù)振。激光的產(chǎn)生有哪些條件？答：⑴需要泵源,把處于較低能態(tài)的電子激發(fā)或泵浦到較高能態(tài)上去。⑶方向特性：發(fā)光二極管一般都帶有圓頂?shù)牟ＡТ埃?dāng)利用它和受光器件組合時(shí)，應(yīng)注意到這一結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。而硅的受光器件，光電轉(zhuǎn)換效率卻是增加的。⑵溫度特性：利用發(fā)光二極管和硅的受光器件進(jìn)行組合使用時(shí)，應(yīng)注意到二者的溫度特性是相反的。這種發(fā)光復(fù)合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度，即 應(yīng)用發(fā)光二極管時(shí)注意哪些要點(diǎn)？答：⑴開啟電壓： 發(fā)光二極管的電特性和溫度特性都與普通的硅、鍺二極管類似。而當(dāng)給PN結(jié)加以正向電壓時(shí)，溝區(qū)導(dǎo)帶中的電子則可逃過PN結(jié)的勢(shì)壘進(jìn)入到P區(qū)一側(cè)。二、簡答題半導(dǎo)體發(fā)光二極管的發(fā)光原理答：半導(dǎo)體發(fā)光二極管的材料是重?fù)诫s的，熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。從結(jié)構(gòu)上分（全內(nèi)腔）（全外腔）（半內(nèi)腔）激光器。答：有光照時(shí)的電導(dǎo)為：無光照時(shí)的電導(dǎo)為：故：該樣品的光電導(dǎo)為習(xí)題09一、填空題發(fā)光二極管的發(fā)光亮度，基本上是正比于（電流密度）。而在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出信號(hào)下降到零，只有在薄片溫度有變化時(shí)才有輸出信號(hào)。如果紅外輻射繼續(xù)照射，使鐵電薄片的溫度升高到新的平衡值，表面電荷也達(dá)到新的平衡，不再釋放電荷。因而表面電荷減少，這就“釋放”了一部分電荷。簡述熱釋電探測(cè)器的工作原理。⑵金屬材料制成的熱敏電阻，因其內(nèi)部有大量的自由電子，在能帶結(jié)構(gòu)上無禁帶，吸收輻射產(chǎn)生溫升后，自由電子濃度的增加是微不足道的。二、簡答題為什么由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻溫度系數(shù)是負(fù)的，由金屬材料制成的熱敏電阻溫度系數(shù)是正的？答：⑴半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻吸收輻射后，材料中電子的動(dòng)能和晶格的振動(dòng)能都有增加。居里溫度：鐵電體的極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度升高，極化強(qiáng)度減低。雖然其移動(dòng)距離很小，但電介質(zhì)的一個(gè)表面帶正電，另一表面帶負(fù)電。在外電場(chǎng)的作用下，帶電的粒子也要受到電場(chǎng)力的作用，它們的運(yùn)動(dòng)也會(huì)發(fā)生一些變化。習(xí)題08一、概念題電極化：電介質(zhì)的內(nèi)部沒有載流子，所以沒有導(dǎo)電能力。⑷保存時(shí)不要使輸出端短路，以防因電火花等電磁干擾產(chǎn)生的感應(yīng)電流燒毀元件。⑵額定功率小，入射輻射不能很強(qiáng)，它允許的最大輻射通量為幾十微瓦，所以通常都用來測(cè)量微瓦以下的輻射通量。簡述輻射熱電偶的使用注意事項(xiàng)。不同點(diǎn)：溫度計(jì)要與外界有盡量好的熱接觸，必須達(dá)到熱平衡。因此，熱電探測(cè)器件的突出特點(diǎn)是，光譜響應(yīng)范圍特別寬，從紫外到紅外幾乎都有相同的響應(yīng)，光譜特性曲線近似為一條平線。習(xí)題07一、填空題熱電探測(cè)器是將輻射能轉(zhuǎn)換為（熱）能，然后再把它轉(zhuǎn)換為（電）能的器件。當(dāng)有光信號(hào)時(shí)，光敏三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，光敏三極管的集電極為低電平，即三極管基極為低電平，三極管截止，三極管的集電極為高電平，驅(qū)動(dòng)繼電器不工作，開關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，晶閘管控制端無效，報(bào)警器不工作。解：習(xí)題06一、分析題紅外報(bào)警電路如圖所示，分析它的工作原理？答：當(dāng)光信號(hào)被阻擋時(shí)，光敏三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，光敏三極管的集電極為高電平，即三極管基極為高電平，三極管飽和導(dǎo)通，三極管的集電極為低電平，驅(qū)動(dòng)繼電器J工作，使開關(guān)閉合，電路形成回路，晶閘管控制端有效，晶閘管導(dǎo)通，報(bào)警器正常工作。(4)倍增管供電電路與其后續(xù)信號(hào)處理電路必須要有一個(gè)共用的參考電位，即接地點(diǎn)。(2)供電電源電壓穩(wěn)定性要求較高。光電倍增管的供電電路注意哪些問題 ？答：(1)倍增管各電極要求直流供電，從陰極開始至各級(jí)的電壓要依次升高，常多采用電阻鏈分壓辦法供電。入射電子經(jīng)N級(jí)倍增后，光電子就放大N次。此時(shí)光電陰極的電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中。習(xí)題05一、簡答題光電倍增管的基本結(jié)構(gòu)與工作原理是什么？答：光電倍增管由光入射窗、光電陰
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