光电检测复习

光电检测复习资料..简答题1、光电探测器常见的噪声有哪⼏类？分别简要说明。

（1）热噪声：由载流⼦热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声，热噪声功率与温度有关( 2)散粒噪声：随机起伏所形成的噪声(3)产⽣--复合噪声：载流⼦浓度起伏引起半导体电导率的起伏，在外加电压下，电导率的起伏是输出电流中带有产⽣--复合噪声(4)1/f噪声：这种噪声功率谱近似与频率成反⽐(5)温度噪声：是由于器件本⾝温度变化引起的噪声2、光电⼆极管与⼀般⼆极管相⽐有什么相同点和不同点？相同点：都是基于PN结的光伏效应⽽⼯作的不同点：（1）就制作衬底材料的掺杂浓度⽽⾔，⼀般⼆极管要⽐光电⼆极管浓度较⾼（2）光电⼆极管的电阻率⽐⼀般⼆极管要⾼（3）普通⼆极管在反向电压作⽤时处于截⽌状态，只能流过微弱的反向电流，光电⼆极管是在反向电压作⽤下⼯作的，（4）光电⼆极管在设计和制作时尽量使PN结的⾯积相对较⼤，以便接收⼊射光。

3、简述光电三极管的⼯作原理。

光电三极管的⼯作原理分为两个过程：⼀是光电转换；⼆是光电流放⼤。

就是将两个pn结组合起来使⽤。

以NPN型光电三极管为例，基极和集电极之间处于反偏状态，内建电场由集电极指向基极。

光照射p区，产⽣光⽣载流⼦对，电⼦漂移到集电极，空⽳留在基极，使基极与发射极之间电位升⾼，发射极便有⼤量电⼦经基极流向集电极，最后形成光电流。

光照越强，由此形成的光电流越4、简述声光相互作⽤中产⽣布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。

产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。

特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、什么是热释电效应？热释电器件为什么不能⼯作在直流状态？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。

第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。

（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。

（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。

（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。

光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。

2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。

其中允许被电子占据的能带称为允带。

允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。

在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。

价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。

半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。

对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。

绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。

半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。

导电性能很弱。

实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。

考前复习要点第一章绪论1、光电检测系统的主要组成部分；辐射源，光信号处理，被测对象，光学转换，光电传感转换电路，电信号处理2、电磁波谱的范围？光电检测分析的是哪一部分？0.32-100um3、光电探测的分类按携载信息光源，按被探测光源光谱，按显示方式，按接收方法第二章光电器件的物理基础1、光的波粒二象性；2、光度量与辐射度量的区别；辐射度量适合整个电磁波谱能量计算3、辐射度量的五个基本参量；4、基本概念：辐射体，立体角，朗伯源；5、视见函数；6、光通量、发光强度、光照度、光出射度、光亮度7、半导体的基本特性；热敏性，光敏性，掺杂性8、能带理论；禁带，价带，导带9、本征半导体、N型半导体、P型半导体10、PN结的形成过程用图示表示11、外光电效应、内光电效应、光热效应材料受光照后，光子能量和晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料性质发生变化第三章光电检测器件1、光子检测器件与热电检测器件的特点响应波长有选择性，响应快2、光电检测器件的性能参数灵敏度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度3、噪声参数热噪声，散粒噪声，闪烁噪声4、外光电效应的典型器件光电管与光电倍增管的工作原理、基本特点5、光电发射材料的特点6、光电导效应器件光敏电阻的工作原理基本特点7、光生伏特效应器件光电池与光电二极管的工作原理基本特点第四章热电检测器件1、热辐射引起的热探测器的温度ΔT的求解？2、热电偶的工作原理基本特点接受入射辐射后引起温度升高，产生温差电势。

自发电型传感器，检测范围广，1800℃以上，符合国际计量委员会标准3、热敏电阻的工作原理基本特点、材料特性接受入射辐射后引起温度改变使电阻改变，导致电压变化。

灵敏度高，体积小，适宜动态测量，适于远距离测量和控制，阻值和温度非线性，稳定性和互换性差4、热敏电阻辐射热计的工作原理；5、热释电探测器的工作原理、基本结构极化随温度改变的现象为热释电现象。

光电检测技术哈理⼯考试复习资料⼀、填空1.光电效应包括（内光电效应）（外光电效应）2.光热效应包括（热释电效应）（辐射热计效应）（温差电效应）3.可见光波长范围（380~780nm）4.描述辐射强度的量（光度学量）（辐射度学量）5.光的波粒⼆象性指的是（波动性）（粒⼦性）6.物体根据导电性能分为（导体）（半导体）（绝缘体）7.（外界提供⾜够的能量）（跃迁到的能带上存在空位）//什么玩意发⽣的条件吧8.（能态的分布）（能态中被电⼦占据的概率）9.半导体对光⼦的吸收可分为（本征吸收）（杂质吸收）（激⼦吸收）（⾃由载流⼦吸收）（晶格吸收）（品格吸收）10.载流⼦在PN结中运动⽅式（扩散）（漂移）11.光电池种类（太阳能光电池）（测量光电池）12.光电耦合器按结构和⽤途可分为（光电隔离器）（光传感器）13.光敏三极管的两个过程（光电转换）（电流放⼤）14.光电倍增管的组成（阴极K）（倍增极D）（阳极A）15.激光器的组成（⼯作物质）（泵浦）（谐振腔）16.光热辐射检测器件包括（热敏电阻）（热电偶检测器件）（热释电器件）17.电流功率18.光电检测系统的检测⽅法分为（直接检测）（光外差检测）分别检测（相⼲光）和（⾮相⼲光）19.直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：直接检测系统（信噪⽐、通项带宽度、检测距离、视⾓）；光外差检测特性（获得信息全部、转换增益⾼、良好流没特性、信噪⽐损失⼩、最⼩可检测功率）20. 光源光敏⼆极管光电池光栅传感器结构：光删副是由主光栅和指⽰光栅组成⼆、概念1.光电传感器：利⽤光电效应，将光通量转换为电信号的⼀种传感器2.光电导效应：是光照射到某些物体上后，引起电导变化的效应3.热噪声：由于载流⼦的⽆规则运动产⽣的噪声成为~，与温度有关，与频率⽆关。

4.光电效应：当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电⼦，产⽣感应电动势）发⽣变化的现象称为~5.禁带：允许电⼦存在的能带叫允许带，两个相邻允许带之间不允许电⼦存在的能带叫禁带6.价带：在绝对零度下能被电⼦占满的最⾼能带，也是存在电⼦的能带中，能量最⾼的带导带：导带是半导体最外⾯（能量最⾼）的⼀个能带，是由⾃由电⼦形成的能量空间，即固体结构内⾃由运动的电⼦所具有的能量范围7.光电效应：根据光电导效应，当⼊射光变化时，材料的电导率发⽣变化8.光热效应：由于⼊射光照射引起温升从⽽使电导变化，使得负载电阻上电压发⽣变化9.热电检测器件：由于⼊射光与物质相互作⽤的热效应⽽制成内光电检测器件10.光电耦合器件将信号接⼊端和输出端连接到⼀起的器件,以光为媒介将输⼊信号耦合到输出信号11.光电位置敏感器（PSD）：对位置的变化进⾏检测的器件12.热释电效应：介质的极化强度随温度变化⽽变化，引起电荷表⾯电荷变化的现象．13.辐射热计效应：⼊射光的照射使材料由于受热⽽造成电阻率变化的现象．14.温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差⽽在两结点间产⽣电动势，回路中产⽣电流．三、简答1.光电检测的测量⽅法及发展趋势（1）⽅法：直接作⽤法，补偿测量法，差动测量法，脉冲测量法（2）发展趋势：①发展纳⽶，亚纳⽶⾼精度的光电检测新技术②发展⼩型，快速的微型光、电、机系统③⾮接触、快速在线测量，满⾜快速增长的商品经济需求④发展微型空间三维和⼤型空间三维测量技术⑤发展闭环检测电路，实现光电检测和光电控制⼀体化⑥向⼈们⽆法触及的领域发展⑦发展光电跟踪和光电扫描技术，远距离遥控、遥测技术，激光制导、飞⾏物⾃动跟踪、复杂形体⾃动扫描测量2.⽐较光电效应和光热效应的作⽤机理，性能及应⽤特点等⽅⾯的差异（1）作⽤机理：①光电效应：光照射到物体表⾯，使材料电学性质发⽣变化（电导率改变、发射电⼦、产⽣感应电动势）②光热效应：光照使温度升⾼⽽引起性质改变（2）性能：①光电效应直接把光⼦能量转变为光电⼦能量②光热效应将光能转变为晶格振动的热能（3）应⽤特点：①光电对光波波长有选择性，响应速度快②光热⽆选择性，响应慢3.光⽣伏特效应与光电导效应的区别（1）光⽣伏特效应：少数载流⼦作⽤，引起电压变化，暗电流⼩，响应快，受温度影响⼩，光电特性线性号，噪声低（2）光电导效应：多数载流⼦作⽤，引起电导率变化，可对微弱辐射检测，光谱响应范围宽。

光电检测器件与技术复习题一、填空题1、通常把光电效应分为三类：（外光电效应），（内光电效应）和（光生伏特效应）。

2、光敏电阻的工作原理是基于（内光电效应）。

3、光电池的种类很多，有硅、砷化镓、硒、氧化铜、锗、硫化镉光电池等。

其中应用最广的是（硅光电池），这是因为它有一系列优点：性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、传递效率高、能耐高温辐射、价格便宜等。

4、热电偶分为（标准化）与（非标准化）两大类，热电极材料有金属、非金属和半导体几大类。

金属中又有廉价金属、贵金属和难熔金属等。

常见的热电偶材料有：康铜、Cu 、Fe 、W 、NiCr 、NiAl 、Ni 、Pt 、PtRh 、Ag 等。

5、热敏电阻是（吸收）辐射、晶格振动使器件温度（上升），阻值发生变化。

6、当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，所产生的电子称为（光电子）。

7、光电效应存在一个阈频率0ν，当入射光的频率（0νν<）时，不论光的强度如何都没有光电子产生。

8、光敏元件上加上一定的电压，这时如有一单色光照射到光敏元件上，如果入射光功率相同，光电流会随入射光波长的不同而变化。

入射光波长与光敏器件相对灵敏度或相对光电流间的关系即为该元件的（光谱特性）。

9、在一定照度下，光电流I 与光敏元件两端电压V 的对应关系，称为（伏安特性）。

10、测量普朗克参数h 的关键是正确的测出（截止电压S U ），但实际上由于光电管制作工艺等原因，给准确测定截止电压带来了一定的困难。

实际测量的光电管伏安特性曲线与理论曲线有明显的偏差。

11、光电传感器是将光信号转换成电信号的一种传感器。

它的理论基础是（光电效应），这类效应大致可以分为三类：第一类是（外光电效应），即在光照射下，能使电子逸出物体表面。

利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。

第二类是（内光电效应），即在光照射下，能使物体的电阻率发生变化。

这类器件包括各类半导体光敏电阻。

课程名称：实用光电技术专业年级：光机电考生准考证号：考生姓名：试卷类型： A 考试方式: 开卷一、填空题。

（每空1分，共20分）(1)半导体对光的吸收中，只有和能够直接产生非平衡载流子，引起光电效应。

(2)光敏电阻属于器件，广泛应用于信号的探测领域。

(3)光生伏特器件的偏置电路一般有、和等三种。

(4)光电倍增管是一种器件，它主要由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极等部分组成。

(5) 属于热辐射探测器件的有、和。

(6)发光二极管按发光机理常分为与两种。

(7)光电信息变换和信息处理方法可分为两类：一类称为的光电信息变换；另一类称为的光电信息变换。

(8)在CCD中，电荷的注入方法归纳起来可分为和两类。

(9)单元光电信号的二值化处理方法有和。

若使光电检测系统不受光源的影响，应采用二值化处理电路。

二、选择最适当的填入括号中（只填写其中之一的符号, 每题2分，共5题10分）①以下（）不是光生伏特器件。

A．光电三极管B．硅光电池C．PSD D．PMT②当需要定量检测光源的发光强度时，应选用（）为光电变换器件。

A．光电二极管B．光电三极管C．热敏电阻D．硅光电池③发光二极管不能应用于（）场合。

A．数字、文字及图像显示B．指示、照明C．相干光源D．光电耦合④以下（）属于数字量的光电信息变换A．信息载荷于反射光的方式B．信息载荷于光学量化器的方式C．信息载荷于遮挡光的方式D．信息载荷于光源的方式三、问答题（每小题10分，共30分）1、热辐射探测器通常分为哪两个阶段？哪个阶段能够产生热电效应？2、为什么由发光二极管与光电二极管构成的光电耦合器件的电流传输比小于1？3、全辐射测温属于哪种光电信息变换的基本形式？在这种形式中应采用怎样的技术才能更好地将信息检测出来？四、计算题：1、在卫星上测得大气层外太阳光谱的最高峰值在0.465μm处，若把太阳作为黑体，试计算太阳表面的温度及其峰值光谱辐射出射度M e，s,λm。

光电技术自测题(全)(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--光电技术复习题第一部分自测题一、多项选择题1.下列选项中的参数与接收器有关的有（ AD ）A．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度2.光电探测器中的噪声主要包括（ ABCDE ）A．热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 f噪声 E 温度噪声3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是（ AB ）A．本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收二、单项选择题1.被光激发产生的电子溢出物质表面，形成真空中的电子的现象叫做（B）A．内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应2.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）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3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW，正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W，人眼明视觉光谱光视效率为，则该激光器发出的光通量为（D）半导体（A）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。

A.价带，导带B.价带，禁带C.禁带，导带D.导带，价带5.一个电阻值为1000欧姆的电阻，在室温下，工作带宽为1Hz时，热噪声均方电压为(B)A 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx，该环境可能是（B）A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影7.已知某辐射源发出的功率为1W ，该波长对应的光谱光视效率为，则该辐射源辐射的光通量为（B ）A 683lm C 1276lm D 638lm8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是 （D ）A 辐射照度B 辐射强度C 辐射出度D 辐射亮度9. 电磁波谱中可见光的波长范围为(A)~ B ~1um C 1~3um D 8~12um10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。

光强检测考试试题(答案)
1. 什么是光强检测？
- 光强检测是一种测量光线强弱的方法，用于确定光线的亮度水平。

2. 光强检测的应用领域有哪些？
- 光强检测广泛应用于光电子、光通信、光电自动化控制等领域。

3. 光强检测的常见原理是什么？
- 光强检测常基于光敏元件的感光特性，如光电二极管或光敏电阻，通过测量光敏元件产生的电信号来评估光强。

4. 光强检测的单位是什么？
- 光强通常以单位面积上的光功率来表示，常用单位是瓦特/平方米（W/m²）。

5. 光强检测的仪器有哪些？
- 光强检测常用的仪器包括光功率计、光度计、光谱仪等。

6. 光强检测的重要性是什么？
- 光强检测对于确保光学设备的性能稳定和质量控制至关重要。

它可以用于监测光源的亮度、光传输过程的损耗以及光电元件的灵
敏度。

7. 光强检测在哪些行业中得到广泛应用？
- 光强检测广泛应用于光通信、光材料、光电子、光学工程、
生物医学等行业。

8. 光强检测中常用的校准方法有哪些？
- 光强检测常用的校准方法包括参照标准光源、参照光源和参
照物体。

9. 光强检测在质量控制中的作用是什么？
- 光强检测可以用于确保产品的质量稳定，如在LED产业中，
可以通过光强检测来判断LED的亮度是否符合标准要求。

10. 光强检测中常见的误差源有哪些？
- 光强检测中常见的误差源包括仪器的漂移、环境光的干扰、检测距离的限制等。

注意：以上答案仅供参考，具体内容根据实际情况可以有所调整。

光电检测技术-复习大纲2014春班1.基本概念原理1) Lamberts Cosine Law 的定义及解释。

I=I*cosa。

朗伯余弦定律，朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该方向和法线之间夹角余弦变化。

2)照度与距离平方成反比定律若均匀点光源向空间发射球面波，则点光源在传输方向上某点的照度与该点到点光源距离平方成反比。

3)亮度守恒定律光在同一介质中传播时，若传输过程中无能量损失，则光能传输的任意表面亮度相等且守恒。

2.光源1)发光的机理：热辐射、发光。

一、一类是物质受热，产生热辐射而发光；二、一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。

2)光源类型：黑体辐射，非相干光，激光。

区别是什么。

一、黑体辐射：能量按波长的分布仅与温度有关，随着温度不同，光的颜色各不相同；二、非相干光：相位无规则变化，总光强是各束光的总合，一般普通光源即为非相干光；三、激光光源：受激辐射，有很好的相干性。

....3)激光器的主要构成部分及其作用。

①工作物质(又称激活媒质或增益介质):粒子有适当能级结构，可实现粒子数反转；②激励能源：抽运(又叫泵浦),即把大量粒子激励到激光上能级(高能级);③光学谐振腔：选模(提高N即相干性),实现光学正反馈。

4)激光的特点。

高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性5)何为黑体，黑体的辐射光谱特征(黑体辐射三定理)。

一、在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体，即吸收比为1的物体。

二、①黑体发射的光谱是连续的；②黑体单色辐射力随温度身高而增大，单色辐射力曲线下的面积就是黑体辐射力曲线下的面积就是黑体的总辐射力；③给定温度下，黑体的单色辐射力具有一最大值，对应波长称为最大单色辐射力波长。

随着温度升高，最大单色辐射力波长向短波方向移动；三、斯特潘一玻尔兹曼定律、维恩位移定理、普朗克定律3光信道1)采用激光无线通信时，信道对其影响可能有哪些?由于大气散射、折射、湍流等诸多因素的影响，会造成激光信号在传输过程中能量衰减，光强闪烁，光束随机偏转。

复习题1、光电检测系统通常主要由光学变换、光电转换、电信号处理三部分组成。

2、在环境亮度大于10cd/m²时,最强的视觉响应在光谱蓝绿区间的555nm处。

3、光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。

由于其引入了电子倍增机构，因此具有灵敏度高、响应时间快等特点，常被使用。

4、FTCCD指的是帧转移型CCD5、发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。

其发光机理可以分为__ PN结注入发光_、_异质结注入发光__。

6、光电池的PN结工作在零偏状态，它的开路电压会随光照强度的增加而增加。

7、对于辐射源来说，光通量（光功率）定义为单位时间内向所有方向发射的可见光能量。

8、激光的形成必须具有工作物质、泵浦源、光学谐振腔。

9、入瞳位于无限远，物方主光线平行于光轴的光学系统称为物方远心光路，此光路克服了调焦不准带来的测量误差，常用于瞄准、读数和精密测量。

10、短焦物镜用于拍近距离物体，焦距越短，视场角越大，因此也称为广角物镜。

11、载光电耦合器件既具有光电耦合特性，又具有隔离特性12、三种典型光子效应是指光电发射效应、光电导效应和光伏效应。

13、光敏电阻的工作原理是光照产生光生载流子，使其电阻值急剧减小。

14、CCD与其它器件相比，最突出的特点是它以电荷作为信号，而其他大多数器件是以电流或者电压作为信号。

15、依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。

16、由于光源发光的各向异性，许多光源的发光强度在各个方向是不同的。

若在光源辐射光的空间某一截面上，将发光强度相同的点连线，得到该光源在该截面的发光强度曲线，称为配光曲线。

17、人眼按不同照度下的响应可分为明视觉、暗视觉。

18、降压使用对于光电测量用的白炽灯光源十分重要，因为灯泡寿命的延长将使系统的调整次数大为减少，也提高了系统的可靠性。

19、出瞳位于像方无限远处，平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心的光路被称为像方远心光路，它用于大地测量中测距，能大大提高测距精度。

光电检测复习重点思考题与习题1. 简述常⽤光电信息转换器件的名称，原理，主要特性和实⽤输出电路。

2. 发光⼆极管⼯作时加正向还是反向电压？它输出的光强由什么控制？发光⼆极管和光敏⼆极管电路中的电阻R各起什么作⽤？3．请在光电继电器的亮通控制电路中加⼊施密特触发器电路，并分析其结果，画出当照射光为矩形脉冲时电路各点的电压波形图。

4．请⽤电⼦开关设计⼀个光控电路，要求低压区和⾼压区完全隔离，⽽且能控制⼤功率器件⼯作。

5．在光电测长仪中（图4.1.2－10），如平台⾮单向移动时计数器就要误计脉冲⽽造成测量误差，请设计⼀个⽅案来校正此误差。

6.如何⽤两台摄像机进⾏测距？设定对应点在两画⾯中的位置和两摄像机的⼏何位置，画出⼏何图形并推导出计算公式。

7．试设计⼀个机器⼈视觉系统中⽤光投影法测距的⽅案，叙述原理，画出对应的波形图和电⼦线路图。

8．试设计⼀个⽤于⽔下作业的光纤开关系统，⽤双向可控硅控制⽤电器。

请画出全部电⼦线路图。

9．试⽤光电元器件实现以下功能（画出电路图）（1）光致发光。

（2）光⽌发光。

（3）光照开启门电路。

（4）光照关闭门电路。

（5）传送带上⼩物体计数电路（画出结构图和电路图,标明杂光⽅向）。

（6）传送带上⼤物体计数电路（画出结构图和电路图,标明杂光⽅向）。

10. 试设计⼀个在线⾃动测长装置，即对传送带上运动物体进⾏⾃动测长。

要求：（1）叙述测长原理。

（2）画出结构原理框图。

（3）画出电⼦线路图。

（4）叙述提⾼测量精度的措施。

11. 画出⽤线阵CCD测量运动热钢板长度的结构⽰意图，叙述CCD测长的原理，画出CCD 测长的原理框图。

画出测量时CCD输出信号的波形，并设计出供计数器计数的放⼤⽐较整形电路。

12. 光控电焊眼罩⼯作原理如图4.2.1－11所⽰，当液晶屏P不通电时，液晶是透明.的，眼睛可以通过液晶屏看到焊点的情况。

当液晶屏P通电时,液晶发⽣偏转，透光度⼤⼤减⼩。

电焊光不会对眼睛产⽣危害。

光电复习资料配合杨永才光电信息技术教材(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--光点复习资料1.从能带理论出发解释什么是导体、半导体、绝缘体？（书P2）导体：那些最高能带未被完全填满的固体。

半导体：价带和导带之间的能隙约为1eV或更小，比较容易用加热方法把电子从价带中激发到导带中的一些绝缘体。

绝缘体：它们的最上面的价带是满的，同时和下一个空带之间有几个电子伏特能隙的固体。

2.简述光电发射三大定律及性质。

（书P4）与阴极光电发射第一定律：当入射的频谱成分不变时，光电阴极的饱和光电发射电流IK成正比。

所吸收的光通量ΦK光电发射第二定律：发射出光电子的最大动能随入射光频率的增高而线性地增大，而与入射光的光强无关。

光电发射第三定律：当光照射某一给定金属或某种物质时，无论光的强度如何，如果入，就不会产生光电子发射。

射光的频率小于这一金属的红限ν3.简述各种光电效应及光电器件制作机理。

（书P4和P95）①光电发射效应：在入射光能量作用下，某些物体内的电子逸出物体表面，向外发射电子，用此原理制成的光电信息转换器件有光电倍增管、真空光电管、充气光电管。

②光电导效应：在入射光线的作用下，半导体材料中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子的激发，将由价带越过禁带跃迁到导带，从而使导带中电子浓度加大，材料的电阻率减小。

基于这种原理的光电信息转换器件有光敏电阻等。

③光生伏特效应：在入射光能量作用下能使物体产生一定方向的电动势。

基于该效应制成的光电转换器件有光电池、光敏二极管、光敏三极管等。

④光电热效应（热释电效应）：光照引起材料温度发生变化而产生电流，如热释电、碲镉汞等，这类器件称为热电探测器。

4.简述辐射度学和光度学的区别。

（书P12）辐射度学就是对光学辐射进行定量评价的一门实验科学。

光度学就是根据人类视觉器官的生理特性和某些约定的规范来评价辐射所产生的视觉效应。

1. 半导体对光的吸收：本征吸收、杂质吸收、激子吸收、自由载流子吸收、晶 格吸收。

只有本征吸收和杂质吸收，能够直接产生非平衡载流子，引起光电 效应。

其余是光热效应。

2. 光生伏特器件的偏置电路：自偏置电路、零伏偏置、反向偏置3. 热辐射探测器件：热敏电阻、热电偶探测器、热电堆探测器、热释电器件。

4. 光电信息变换和处理：模拟光电变换和模数光电变换5. 光电倍增管的结构：（1）入射窗结构：端窗式和侧窗式（2）倍增极结构：聚 焦型和非聚焦型。

光窗、光电阴极、电子光学系统（电子透镜）、电子倍增系 统和阳极。

6.光敏电阻属于光电导器件，广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。

7. CCD 勺注入方式：光注入、电注入。

8. 已知禁带宽度Eg 求最大波长入maxhe 1 .24hv 亠 E g ■ LE g E g 9. 光电信息变换的基本形式：① 信息载荷于光源的方式；② 信息载荷于透明体的方式；③ 信息载荷于反射光的形式；④ 信息载荷于遮挡光的形式；⑤ 信息载荷于光学量化器的方式；⑥ 光通信方式的信息变换一类称为模拟量的光电信息变换，例如前 4种变换方式；另一类称为数字量 的光电信息变换，例如后2种变换方式。

10. 光电倍增管：阴极灵敏度定义光电倍增管阴极电流Ik 与入射光谱辐射通量之比为阴极的光谱灵 敏度，并记为I k S k , t =①ej若入射辐射为白光，则以阴极积分灵敏度，IK 与光谱辐射通量的积分之 比，记为SkI k S k = --------------------------------- 阳极灵敏度定义光电倍增管阳极输出电流 Ia 与入射光谱辐射通量之比为阳极的光 谱灵敏度，并记为若入射辐射为白光，则定义为阳极积分灵敏度，记为 Sa11. 黑体：能够完全吸收从任何角度入射的任何波长的辐射，并且在每一个方向 都能最大可能地发射任意波长辐射能的物体称为黑体。

显然，黑体的吸收系 数为1，发射系数也为112. 斯忒藩-波尔兹曼定律I aS a, x = ①e,x l a ： ：J e, xd 'S a :: 4 M e,s, d ■ - CT 5 42 n k _8 2 43 7=5.67 10 Wm K 15 h cM es 、 =1.3O9T 5灯0卫 W ・ cm-2 •卩 m-1 - K-5 13. 热释电效应：热电晶体材料因吸收光辐射能量而产生温升，导致晶体表面电 荷发生变化的现象。