文档介绍：光电子技术测验卷(二)
一、填空题(20分)
1、在设计热探测器时,为改善对缓变信号的探测能力,需增大其热容量H, 减少其热导G,而要改善对快速光信号的响应特性,则需减少其热容量H, 增大其热导G。
2、光电探测器中主要的固有噪声有热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、 1/f噪声、温度噪声。
3、请将下列光电探测器按响应时间由快到慢的顺序依次排列:①光电二极管;②PIN管;③热电偶;④热敏电阻;⑤光电池。(写序号) ②、①、⑤、④、③。
(热敏电阻型探测器的响应时间在1~10ms之间,比光电探测器差。热电偶型探测器响应时间达30~50ms,响应时间更长。)
4、流明,当这一光通量全部入射到2cm2的光电池上,光电池接受的照度为勒克斯。()
二、判断题(8分)
1、F 2、F 3、R 4、R
三、简答题(30分)
写出归一化探测率D*的表达式,并说明其物理意义。()
答:
它表示面积为1cm2的探测器上有1W的入射功率,并用1Hz带宽的放大器测量时,探测器输出的信噪比。
比较光子探测器和光热探测器在作用机理、性能及应用特点等方面的差异。
答:①光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后,直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小,直接影响内部电子状态改变的大小。因为,光子能量是hv ,h是普朗克常数,v是光波频率,所以,光子效应就对光波频率表现出选择性,在光子直接与电子相互作用的情况下,其响应速度一般比较快。②光热效应和光子效应完全不同。探测元件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。所以,光热效应与单光子能量 h v的大小没有直接关系。原则上,光热效应对光波频率没有选择性。因为温度升高是热积累的作用,所以光热效应的响应速度一般比较慢,而且容易受环境温度变化的影响。
值得注意的是,以后将要介绍一种所谓热释电效应是响应于材料的温度变化率,比其他光热效应的响应速度要快得多,并已获得日益广泛的应用。
选用光电探测器的一般原则。
答:用于测光的光源光谱特性必须与光电探测器的光谱响应特性匹配;考虑时间响应特性;考虑光电探测器的线性特性。
光电耦合器件应有哪三个工作环节,举例说明。()
答:光电耦合器由一光发射管(发光二极管)和光接收管(光电二极管或光电三极管)组成。
在光发射管(输入端)加上信号,使得光发射管发光;
光接收管接收光辐射,从而在输出端输出信号(当然还需要外电路);
使信号能够通过耦合器,而输入与输出端没有任何电、磁的联系,起到信号隔离作用。由于发射管与接受管之间保持有足够的电气距离,其隔离电压可以做得很高,一般在2kV以上,通过光导纤维隔离的耦合器理论上隔离电压可以做到无穷大。
说明PIN管的频率特性为什么比普通光电二极管好。()
答:PIN光电二极管在参杂浓度很高的P型半导体和N型半导体间夹着一层较厚的本征半导体I。又由于工作在反偏状态,随着反偏电压的增大,结电容变得更小,从而提高了PIN光电二极管的频率响应。
简述PbO视像管的基本结构