光电子材料与器件考试试题

１ 电子技术基础(模拟篇)

第一章 半导体二极管

一、单选题

1. 当温度升高时，二极管正向特性和反向特性曲线分别（ ）。

A. 左移，下移 B. 右移，上移 C. 左移，上移 D. 右移，下移

2. 在PN结外加正向电压时，扩散电流 漂移电流，当PN结外加反向电压时，扩散电流 漂移电流。

A. 小于，大于 B. 大于，小于 C. 大于，大于 D. 小于，小于

3. 设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程为（ ）

A. UIeS B. TUUIeS C. )1e(S－TUUI D. 1eS－TUUI

4. 下列符号中表示发光二极管的为（ ）。

ABCD

5. 稳压二极管工作于正常稳压状态时，其反向电流应满足( )。

A. ID = 0 B. ID < IZ且ID > IZM C. IZ > ID > IZM D. IZ < ID < IZM

6. 杂质半导体中（ ）的浓度对温度敏感。

A. 少子 B. 多子 C. 杂质离子 D. 空穴

7. 从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管两端压降大于（ ）时处于正偏导通状态。

A. 0 B. 死区电压 C. 反向击穿电压 D. 正向压降

8. 杂质半导体中多数载流子的浓度主要取决于（ ）。

A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 掺杂浓度 D. 晶体缺陷

9. PN结形成后，空间电荷区由（ ）构成。

A. 电子和空穴 B. 施主离子和受主离子

C. 施主离子和电子 D. 受主离子和空穴

10. 硅管正偏导通时，其管压降约为（ ）。

A 0.1V B 0.2V

C 0.5V D 0.7V

害叮圆入　Ｃ０ｖｅｒ　Ｃｅｌｅｂｒ　

红外光电子材料与器件专家　

中科院上海技术物理研究所研究员　

中国科学院院士　

褚君浩，　男，　

ｌ９４５年３月生，江苏宜兴　

人。１９６６年毕业于上海　

师范学院物理系，　

１９８１年和１９８４年先后获　

中国科学院上海技术物　理研究所硕士、博士学　

位。中国科学院上海技　术物理研究所研究员。　

１９９３．２００３年任中科院红　

外物理国家重点实验室主任。现任中科院上　海技术物理研究所学位委副主任、上海太阳　能电池研究与发展中心主任、中科院太阳电　池研究中心主任、华东师范大学信息科学技　

术学院院长，上海市科学技术协会副主席、　《红外与毫米波学报》主编，上海市红外与　

遥感学会理事长，国际光学工程学会ＳＰＩＥ理　

事等职。系国家重大科学研究计划项目首席　科学家，国家自然科学基金创新研究群体学　术带头人，第十届、第十一届全国人大代　表，上海市人民政府参事。２００５年当选为中　

国科学院院士。　

褚君浩院士长期从事红外光电子材料和器　件的研究，他瞄准国际红外光电子物理研究　

前沿，系统地研究了用于红外探测的窄禁带　

半导体碲镉汞和铁电薄膜材料器件，取得了　许多创新性研究成果，促进了半导体学科的　

发展，为我国红外物理和技术基础的发展作　出了重要贡献，许多研究成果被国外媒体和　醒　

权威科学专著广泛转载，在国际相关科学领　域内产生了重大影响。　

１．在窄禁带半导体碲镉汞研究方面取得突破性　

进展　

褚君浩院士从２Ｏ世纪９０年代就开始碲镉汞　

薄膜的光电跃迁和红外焦平面材料器件研　

究，主要是研究碲镉汞半导体中的带间光吸　

收跃迁效应，以及带内、杂质、声子光跃　迁、载流子输运和碲镉汞红外焦平面材料器　

件研制的基本物理问题。　（１）发展了窄禁带半导体碲镉汞能带参　

数理论和实验，解决了涉及窄禁带半导体光　

电激发动力学的重要基础问题；发现了碲镉　汞禁带宽度的非线性温度系数，提出了禁带　

宽度与组分、温度关系的公式，该表达式被　

第一章课后习题3.在未加偏置电压的条件下，由于截流子的扩散运动，p区和n区之间的pn结附近会形成没有电子和空穴分布的耗尽区。在pn结附近，由于没有电子和空穴，无法通过电子-空穴对的复合产生光辐射。加上正向偏置电压，驱动电流通过器件时，p区空穴向n区扩散，在pn结附近形成电子和空穴同时存在的区域。电子和空穴在该区通过辐射复合，并辐射能量约为Eg的光子，复合掉的电子和空穴由外电路产生的电流补充。5要满足以下条件a满足粒子数反转条件，即半导体材料的导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度即B.满足阈值条件，半导体由于粒子数产生的增益需要能够补偿工作物质的吸收、散射造成的损耗，以及谐振腔两个反射面上的透射、衍射等原因产生的损耗。即第二章课后习题1、工作物质、谐振腔、泵浦源2、粒子数反转分布5a.激光介质选择b.泵浦方式选择c、冷却方式选择d、腔结构的选择e、模式的选择f、整体结构的选择第三章课后习题10.要求：对正向入射光的插入损耗值越小越好，对反向反射光的隔离度值越大越好。原理：这种光隔离器是由起偏器与检偏器以及旋转在它们之间的法拉第旋转器组成。起偏器将输入光起偏在一定方向，当偏振光通过法拉第旋转器后其偏振方向将被旋转45度。检偏器偏振方向正好与起偏器成45度，因而由法拉第旋转器出射的光很容易通过它。当反射光回到隔离器时，首先经过起偏器的光是偏振方向与之一至的部分，随后这些这些光的偏振方向又被法拉第旋转器旋转45度，而且与入射光偏振方向的旋转在同一方向上，因而经过法拉第旋转器后的光其偏振方向与起偏器成90度，这样，反射光就被起偏器所隔离，而不能返回到入射光一端。15.优点：A、采用光纤耦合方向，其耦合效率高；纤芯走私小，使其易于达到高功率密度，这使得激光器具有低的阈值和高的转换效率。B、可采用单模工作方式，输出光束质量高、线宽窄。C、可具有高的比表面，因而散热好，只需简单风冷即可连续工作。D、具有较多的可调参数，从而可获得宽的调谐范围和多种波长的选择。E、光纤柔性好，从而使光辉器使用方便、灵巧。由作为光增益介质的掺杂光纤、光学谐振腔、抽运光源及将抽运光耦合输入的光纤耦合器等组成。原理:当泵浦激光束通过光纤中的稀土离子时，稀土离子吸收泵浦光，使稀土原子的电子激励到较高激发态能级，从而实现粒子数反转。反转后的粒子以辐射跃迁形式从高能级转移到基态。gvcEFF211ln21RRLggith第四章课后习题2相位因子称为相位匹配条件。物理实质是保证极化波在介质中不同位置处辐射的是同相位的，相干叠加后结果是相干加强的。3.a、制成电光开关，实现激光调制b、利用二次、三次谐波和频、差频实现频率转换，获得短到紫外，长到远红外的各种激光转换c、利用一些非线性光学中输出光束所具有的位相共轭，改善成像质量与光束质量d、利用光学参量振荡实现激光频率的调谐e、利用折射率随光强变化的性质做光学双稳器件第五章课后习题1.电光调制、声光调制、磁光调制4.拉曼：声光作用长度短，超声波的频率低，光波垂直于声场方向，声光介质可视为静止的平面相位光栅布：声光作用长度长，超声波的频率高，光波以一定角度入射声光介质，会贯穿多个声波面，声光介质具有“体光栅”的特性。10.a.调制器应有足够宽的调制带宽，以满足高效率无失真的传输信息b、调制器消耗的功率小c、调制特性的线性范围大d、工作稳定性好,0k1)2/()2sin(kLkL

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1 1．阐述激光的基本原理，怎样提高亮度？

阐述激光的基本原理：在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的产生的想干光放大”，简称激光。

光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。

微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态（或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h（h为普朗克常量）。

1.受激吸收（简称吸收）

处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。

2.自发辐射

粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率 ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态、传播方向上的一致，是物理上所说的非相干光。

3.受激辐射、激光

1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。