張永林第二版光電子技術(shù)課后習(xí)題答案-在線瀏覽
2024-08-02 17:10本頁面
【正文】 可以在室溫下工作。光電效應(yīng)又分為外光電效應(yīng)（如光電發(fā)射效應(yīng)）和內(nèi)光電效應(yīng)（如光電導(dǎo)效應(yīng)和光伏效應(yīng)）。光敏電阻、光導(dǎo)探測器當(dāng)半導(dǎo)體PN結(jié)受光照射時，光子在結(jié)區(qū)（耗盡區(qū)）激發(fā)電子空穴對。P端為正，N端為負。光電池、光電二極管、雙光電二極管，光電三極管、光電場效應(yīng)管、光電開關(guān)管、光電雪崩二極管某些金屬或半導(dǎo)體受到光照時，物質(zhì)中的電子由于吸收了光子的能量，致使電子逸出物質(zhì)表面，這種現(xiàn)象稱為光電發(fā)射效應(yīng)，又稱外光電效應(yīng)。（光照特性）有哪兩種情況？每種特性的器件各自的用途是什么？ 當(dāng)光電器件上的電壓一定時，光電流與入射于光電器件上的光通量的關(guān)系I=F( Ф) 稱為光電特性，光電流與光電器件上光照度的關(guān)系I=F(L) 稱為光照特性。光電流或輸出電壓與入射光波長的關(guān)系稱為光譜特性。應(yīng)盡量使所選的光電器件的光譜特性與光源的光譜分布較接近。？結(jié)型光電器件必須工作在哪種偏置狀態(tài)? 因為pn結(jié)在外加正向偏壓時，即使沒有光照，電流也隨著電壓指數(shù)級在增加，所以有光照時，光電效應(yīng)不明顯。 ，求照度L2下的開路電壓U 。特點： ，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關(guān)的噪聲，稱白噪聲。 措施：*=1011cmW1,，用于f=5x103Hz的光電儀器中，它能探測的最小輻射功率為多少？ ？熱釋電探測器為什么只能探測調(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)。，有光照時電阻為50歐姆，無光照時電阻為5000歐姆，求該樣品的光電導(dǎo)。 ？為什么？當(dāng)光照變化dL時，引起輸出電壓U0變化，分別寫出這兩種電路dU0的表達式。為什么光電池的輸出與所接的負載有關(guān)系？ （1）工作原理光電池是一個簡單得PN結(jié)。如果光子能量超過半導(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)附近會產(chǎn)生電子和空穴。于是在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生了電勢，成為光生電動勢。（6分）（2）光電池的電動勢即開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)負載電阻較大時，光電流流過負載電阻時，必然使外加電場增大，由于外電場的方向是與內(nèi)電場方向相反，故要削弱內(nèi)電場的強度，從而使光生的電子和空穴不能移過PN結(jié)，使對外輸出的光電流減少。2CR為N型單晶硅，2DR為P型單晶硅。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。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，勢壘變寬，在整個本征區(qū)展開，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，在內(nèi)建電場和反向電場作用下，空穴向P區(qū)移動，電子向N區(qū)移動，形成光生電流，通過負載，在外電路形成電流。優(yōu)點：1，工作電壓比較低，一般為5V。 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，在耗盡層內(nèi)將產(chǎn)生一個很高的電場，它足以使在該強電場區(qū)產(chǎn)生和漂移的光生載流子獲得充分的動能，電子空穴與晶格原子碰撞，將產(chǎn)生新的電子空穴對。如此反復(fù)，形成雪崩式的載流子倍增。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?？傊捎诮Y(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。，用2CU型光電二極管接收輻射通量變化為 =（20+50sinwt）μW的光信號，其工作偏壓Ub=30V，拐點電壓Um=10V，且Rb=RL。試計算：1.。已知條件：光電晶體管3DU15的S=1μA/lx，繼電器K的吸合電流為10mA。，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。與象限探測器相比，PSD的優(yōu)點有：對光斑的形狀無嚴格要求；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。2）光電陰極電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中。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？每一種的主要特點是什么？ 鼠籠式：結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。坏`敏度的均勻性稍差。 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。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。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。(b)若該倍增管的陰極靈敏器Sk為20μA/lm，陰極有效面積為2cm2 ,各倍增極發(fā)射系數(shù)均相等（σ=4），試計算倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)和陽極電流。，Sk=20μA/lm，倍增極有11級。陰極靈敏度Sk為25μA/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)為10~5，陽極額定電流為20μA，求允許的最大光照。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，——極限分辨率、調(diào)制傳
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