光电检测技术考试试卷

光电检测技术期中考试试卷

2014

一．选择题（20分）

1．对于费米能级，以下说法不正确的是（ ）

A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级

B 电子占据率为0.5时所对应的能级

C p型半导体材料费米能级靠近价带顶

D n型半导体材料费米能级靠近价带顶

2．负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的的电子（ ）

A不是冷电子，而是热电子

B不是热电子，而是冷电子

C既是冷电子，又是热电子

D既不是冷电子，也不是热电子

3．下列器件按照响应速度由快到慢的顺序，正确的是（ ）

A PIN光电二极管 PN结光电二极管 光电三极管 光敏电阻

B PIN光电二极管 光敏电阻PN结光电二极管 光电三极管

C光电三极管 PIN光电二极管 光敏电阻PN结光电二极管

D PN结光电二极管 光电三极管 PIN光电二极管 光敏电阻

4．下列探测器的光－电响应时间，由少数载流子的寿命决定： （ ）

A光电导探测器 B 光电二极管 C 光电倍增管 D 光电倍增管

5．对于光敏电阻，下列说法不正确的是( )

A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系

B 光敏面做成蛇形，有利于提高灵敏度

C 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动

D光敏电阻具有前历效应

6．下列光源中哪一种光源，可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源：（ ）

A 氘灯 B 低压汞灯C 色温2856K的白炽灯 D 色温500K的黑体辐射器

7．当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（ ）

A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.不移动 D.均有可能

8．表中列出了几种国外硅APD的特性参数

根据表中数据，要探测830nm的弱光信号，最为合适的器件是 （ ）

A C30817E B C30916EC C30902E D C30902S

9．已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为Se5uA/uW，Svo.4A/lm，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（ ）

A. 甲场灵敏度高 B. 乙场灵敏度高

C. 甲乙两场灵敏度一样高 D. 无法比较

10．不具有增益的探测器是（ ）

A APD B 光电池 C光敏电阻 D 光电三极管

二．判断题（每题1分，共10分）

1．探测率是一个反映探测器探测能力的物理量，探测率越大，说明探测器的探测能力越强。（ ）

2．在弱辐射作用的情况下，半导体的光电导效应与入射辐射通量的关系是线性的。（ ）

3．光电导器件的时间响应都较小，适合于探测窄脉冲光信号。（ ）

4．光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动。（ ）

5．光敏电阻的恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。（ ）

6．被照明物体表面的辐射照度和光源与物体表面的距离平方成反比。（ ）

7．光电倍增极在使用过程中队入射光没有特殊要求。（ ）

8．负电子亲和势光电阴极是真空能级在导带之下，从而使有效的电子亲和势为负值。（ ）

9．本征光电导器件的长波限可以达到130um。（ ）

10．辐射出射度Me与辐射照度Ee的定义式都是：某点处面元的辐通量de除以改面元的面积dA的商，所以这两个物理量是具有相同的概念。（ ）

三．填空题（每空2分，共20分）

1．100W标准钨丝灯在0.2sr范围内所发出的辐射通量为

2．已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.4um，则该材料的禁带宽度为

3．设某光敏电阻在100lx光照下的阻值为2k，且已知它在90~120lx范围内的0.9。则该光敏电阻在110lx光照下的阻值为

4．某一探测器灵敏度为10μA/μW，噪声电流为0.01μA，信电流为20μA，此探测器的噪声等效功率

（NEP）为

5．在光电倍增管中，吸收光子能量发射光电子的部件是

6．光电阴极中因电子热能大于逸出功而产生的发射称为

7．光照时产生的光生载流子在外加电场作用下，所形成的外部光电流与电子形成的内部电流之比称为

8．象限探测器和光电位置传感器(PSD)相比较，存在死区的是

9．功率谱大小与频率无关的噪声称为

10．吸收率小于1，但近似地为一常数，这样的物体称为

四．简答题（每题5分，共25分）

1. 硅光电池的开路电压为Uoc，当照度增大到一定时，为什么不再随入射照度的增加而增加，只是接近0.6V ? 在

同一照度下，为什么加负载后输出电压总是小于开路电压?

2. 说明叫做NEA？为什么NEA 材料制成的光电阴极灵敏度极高？

3. 依据光照产生光电子是否逸出材料表面，光电效应可以分为内光电效应和外光电效应。所学过的光电效应中，

哪些属于内光电效应？哪些属于外光电效应？为什么外光电效应对应的截止波长比较短？

4. 光伏探测器的频率响应特性明显优于光电导探测器。试从光电导效应和光伏效应的机理上加以解释。

5. 解释杂质光电导探测器：a 常用于中远红外探测；b 通常必须在低温条件下工作？

五．（6分）一个100W的光源，发出的光由860nm、555nm和460nm三种光组成，辐射通量分别为Φe（860）=5W、

Φe（555）=55W和Φe（460）=25W，求（1）发出的光通量Φv；（2）光源的辐射效率；（3）光源的发光效率。

六．（6分）一个InGaAs APD管在倍增因子M=1时，入射波长1.55m时量子效率=60%，加偏置电压工作时倍增因子M=12，试计算

1）入射功率为20nW，APD管得光电流为多少？

2）倍增因子为12时，APD管得光谱响应度为多少？

七．（7分）GDB20光电倍增管的阴极光照灵敏度为60μA/lm，阴极面的有效直径为15mm，倍增级数为11级，阳极光照灵敏度为100A/lm，长期使用时阳极电流应限制在4μA以下。

试问:

(1) 期使用时，光电倍增管阴极面的极限入射光通量为多少？

（2）构成该光电倍增管的倍增极的二次电子发射系数？

八．（6分）在如图所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为12V，Rb为820Ω，Re

为3.3kΩ，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为6 V，光照为40lx

时，输出电压为6V，设光敏电阻在30到100lx之间的=0.7，晶体三极管Ube=0.7V

试求：（1）输出电压为7伏的照度为多少lx？