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第一章名称解释1. 光通量2 坎德拉3. 照度4 半导体中的非平衡载流子5 绝对黑体6 基尔霍夫定律7 热噪声8 产生-复合噪声91／f 噪声知识要点半导体材料的光吸收效应(1) 本征吸收(2) 杂质吸收2. 非平衡载流子浓度载流子复合过程一般有直接复合和间接复合两种。
物体的光谱发射率总等于其光谱吸收比。
也就是强吸收体必然是强发射体。
维恩位移定律指出：当绝对黑体的温度增高时，单色辐出度的最大值向短波方向移动。
光电子发射过程可以归纳为以下三个步骤：(1) 物体吸收光子后体内的电子被激发到高能态；(2) 被激发电子向表面运动，在运动过程中因碰撞而损失部分能量；(3) 克服表面势垒逸出金属表面。
一般光电检测系统的噪声包括三种：(1) 光子噪声包括：信号辐射产生的噪声和背景辐射产生的噪声。
(2) 探测器噪声包括：热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1／f 噪声和温度噪声。
(3) 信号放大及处理电路噪声在半导体器件中1／f 噪声与器件表面状态有关。
多数器件的1/f 噪声在300Hz 以上时已衰减到很低水平，所以频率再高时可忽略不计。
在频率很低时；l／f 噪声起主导作用；当频率达到中间频率范围时，产生-复合噪声比较显著；当频率较高时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小了光电探测器的合理选择(1) 根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号，即探测器的动态范围。
(2) 探测器的光谱响应范围是否同待测光信号的相对光谱功率分布一致。
即探测器和光源的光谱匹配。
(3) 对某种探测器，它能探测的极限功率或最小分辨率是多少—需要知道探测器的等效噪声功率；需要知道所产生电信号的信噪比。
(4) 当测量调制或脉冲光信号时，要考虑探测器的响应时间或频率响应范围。
(5) 当测量的光信号幅值变化时，探测器输出的信号的线性程度。
第二章名称解释光源的发光效率色温色表显色性相关色温分布温度知识要点选择光源时，应综合考虑光源的强度、稳定性、光谱特性等性能根据斯奇芬-玻尔兹曼定律知，物体只要其温度大于绝对零度，都会向外界辐射能量，其辐射特性与温度的四次方有关气体放电光源具有下述特点；1. 发光效率高。
光电检测技术摘要：光电检测技术是一种利用光电效应来检测和测量物体的技术。
本文将介绍光电检测技术的原理和应用领域，探讨光电检测技术的优势和局限，并展望其未来发展方向。
第一部分：光电检测技术的原理1.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到特定材料表面时，产生光电子和电子的释放现象。
光电效应包括光电发射效应和光电吸收效应两种情况。
在光电检测技术中，一般利用光电发射效应来实现光电测量。
1.2 光电检测元件在光电检测技术中，常用的光电检测元件包括光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等。
这些元件能够将光信号转化为电信号，并进行相应的电路处理。
1.3 光电检测技术的基本原理光电检测技术利用光电效应的原理，将光信号转化为电信号，并通过电路处理和分析得到所需的测量结果。
光电检测技术可以实现对光强度、光功率、光频率等参数的测量。
第二部分：光电检测技术的应用领域2.1 工业自动化光电检测技术在工业自动化领域中有广泛的应用。
例如，光电传感器可以用于检测物体的位置、速度和形状等信息，从而实现对生产流程的控制和优化。
2.2 无损检测光电检测技术可以用于无损检测领域，例如对材料的缺陷、组织结构和磨损程度进行检测和分析，从而提高材料的品质和可靠性。
2.3 生物医学在生物医学领域中，光电检测技术可以用于血氧测量、生物分子测量、细胞成像等应用。
例如，光电子学显微镜可以观察和研究微观生物结构。
2.4 环境监测光电检测技术在环境监测领域中被广泛应用。
例如，光电二极管可以用于光强度的测量，从而监测光照强度对环境的影响。
第三部分：光电检测技术的优势和局限3.1 优势光电检测技术具有响应速度快、精度高、可靠性强等优点。
光电检测元件体积小，可放置在狭小的空间中，并能耐受高温和高压等恶劣环境。
3.2 局限光电检测技术在进行远距离测量和透明物体测量时存在一定的局限。
此外，光电检测技术的应用受到光照强度和环境噪声等因素的影响。
第四部分：光电检测技术的未来发展方向随着科技的不断进步，光电检测技术将会在以下几个方面得到进一步发展：4.1 小型化和集成化光电检测元件将趋向于小型化和集成化，以适应小型化和高性能化的设备和系统要求。
1.光电检测技术的特点高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。
高速度：光速是最快的。
远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。
非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。
寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。
数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。
2.简述本征吸收、杂质吸收。
本征吸收:电子从价带激发到导带引起的吸收称为本征吸收, 当一定波长的光照射到半导体上时，电子吸收光后能从价带跃迁入导带，显然，要发生本征吸收，光子能量必须大于半导体的禁带宽度Eg。
杂质吸收:由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗(二章38-43)3.外光电效应、内光电效应、光伏效应外光电效应：固体受光照后从其表面逸出电子的现象称为光电发射效应或外光电效应。
当金属或半导体受到光照射时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，产生了光电子发射效应。
被光逸出的电子称为光电子,基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
内光电效应：物质受到光辐射的作用后，内部电子能量状态产生变化，但不存在表面发射电子的现象。
(二章57）光伏效应：又称光生伏特效应，是指由内建电场形成势垒，此势垒将光照产生的电子空穴对分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生电动势的效应。
(二章91-112)4.简述光电探测器的特性参数。
响应特性、噪声特性、量子效率、线性度、工作温度响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的量度。
描述的是光电探测器件的光电转换效率(响应度是随入射光波长变化而变化的,响应度分电压响应率和电流响应率)[电压响应度:光电探测器件输出电压与入射光功率之比;电流响应度:光电探测器件输出电流与入射光功率之比;光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比;积分响应度：检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度;响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数(上升时间：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。
考试高分笔记基本常识：AEΦPIS =⨯===光照度受光面积光通量输入光功率输出信号光电流电流灵敏度光通量-lm ；照度-lx ；亮度-sb ；光强-cd光敏电阻-正偏，光电二极管-反偏，光电池-没有外加偏置(这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源，)重点简录：1、P33,量子效率，6’ 量子效率 hvP eI //==的光子数每秒入射波长为每秒产生的光电子数λη2、P52(5)，由禁带宽度E g 计算长波限λgg E hc λλc ，νE h ν=⇒==长波限理论值小于实际值原因：1在实际中短波更易被吸收。
2随温度的升高而向短波方向移动3、P52(6)，光敏电阻，10’光电导灵敏度EGS g =d p G G G += (亮电导 = 光电导+暗电导)4、 P75，光电二极管，10’Lb e )G -U (U ΦS GU U G 0max 000=+=)(产生的总电流 = 暗电流 + 光电流)5、P89，放大倍数，10~12’K PI I A ==阴极电流阳极电流n)(εεA σ0=hv e /ηα=详尽考点：Chapter 2电致发光即场致发光，顾名思义，它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象，是将电能直接转化为光能的过程。
具体过程：物质中的原子受到电子轰击，使原子中的电子获得动能，由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。
知辐射通量求光通量：光通量 = 视见函数*辐射通量*Km (Km 为光视效能，Km=683 lm/W)例题：光谱光视效率V(505nm)=0.40730，波长为505nm 、1mW 的辐射光，其光通量 为0.2782 lm (计算式：0.40730 x 683 lm/W x 1 mW)LED 发光机理 P22 (就是电致发光)当给发光二极管的P －N 结加正向电压时，外加电场将削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强。
由于电子迁移率总是远大于空穴的迁移率，因此电子由N 区扩散到P 区是载流子扩散运动的主体。
光电检测与技术知识点总结
光电检测是通过光电传感器将光信号转化为电信号进行检测和测量的技术。
1. 光电传感器的分类：
- 光电开关：通过光电传感器的发射器和接收器之间的光束被遮挡或被恢复来触发开关动作。
- 光电传感器：通过光电传感器接收到的光信号的变化来检测目标物体的位置、颜色、形状等信息。
- 光电编码器：通过光电传感器接收到的光信号的脉冲数来测量目标物体的位置、速度等。
2. 光电传感器的原理：
- 光电开关：通过发射器发出的光束被目标物体遮挡或恢复，经过接收器接收后产生电信号，通过比较电信号的强弱来触发开关动作。
- 光电传感器：通过接收器接收到的光信号的强度、频率、相位等来检测目标物体的位置、颜色、形状等信息。
- 光电编码器：通过接收器接收到的光信号的脉冲数来测量目标物体的位置、速度等。
3. 光电传感器的应用领域：
- 工业自动化：用于物体检测、测量、计数等。
- 机器人技术：用于机器人的位置感知、障碍物检测等。
- 电子设备：用于手机、相机等设备的亮度感应、手势识别等。
- 安防监控：用于人体检测、入侵报警等。
4. 光电传感器的特点：
- 非接触式检测：光电传感器不需要与目标物体直接接触，可以在一定距离上进行检测。
- 高精度：光电传感器可以实现微小物体的检测和测量。
- 快速响应：光电传感器的响应时间通常在毫秒级别，适用于高速检测。
- 高稳定性：光电传感器的输出信号稳定，不受环境干扰影响。
以上是光电检测与技术的一些基础知识点总结，希望对您有帮助。
光电检测与技术知识点总结一、光电检测基础知识1. 光电效应：光子射入物质时，将能量传递给物质，或者将物质中的粒子激发出来。
前者称为光吸收，后者称为光发射。
2. 光电效应分类：外光电效应、内光电效应和光热效应。
3. 光电效应的应用：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。
二、光电检测技术基础1. 光电检测器的分类：根据工作原理，可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。
2. 光电检测器的工作特性：光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。
3. 常用光电检测器：光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。
三、光电检测系统1. 光电检测系统的基本组成：光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。
2. 光电检测系统的应用：测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。
3. 光电检测系统的误差来源：光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。
四、常用光电检测技术1. 红外线检测技术：利用红外线的热效应，可以测量物体的温度和辐射功率。
红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。
2. 激光雷达技术：利用激光的反射和散射，可以测量物体的距离和形状。
常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。
3. 光纤传感器技术：利用光纤的传光特性，可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。
光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。
4. 图像传感器技术：利用图像传感器将光学图像转换为电信号，可以测量物体的尺寸和形状。
常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。
5. 色彩传感器技术：利用色彩传感器测量物体的颜色和色差，可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。
常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。
1.光学检测系统的组成：光源(辐射源)、信息载体、光电探测器、信息处理装置2.典型光电检测系统：红外报警系统、锅炉水位自动控制系统主动红外报警器是一种红外线光束遮挡型报警器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束(此光束的波长约在0.8-0.95μm之间)，经过光学系统的作用变成平行光发射出去。
此光束被接收机接收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。
由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。
正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。
3.辐照度的余弦定律：任意表面上的辐照度随该表面法线和辐能传输方向之间夹角的余弦而变化。
E′=E cosθ4.朗伯余弦定律：朗伯辐射表面在某方面上的辐射强度随与该方向和表面法线之间夹角的余弦而变化。
Iθ=I0cosθ（朗伯表面是一个对入射辐射提供均匀的漫射的表面，从不同角度观察该表面，其明暗程度是一样的）5.距离平方反比定律：点光源在传输方向上某点的辐照度和该点到点光源的距离平方成反比。
6.亮度守恒定律：光辐射能在传播介质中没有损失时表面2和表面1的辐亮度是相等的。
7.由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。
热辐射具有连续的辐射谱，且辐射能按波长的分布主要决定于物体的温度8.绝对黑体：物体在任何温度下，对任何波长的辐能的吸收比αλ(T)≡19.基尔霍夫辐射定律：在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。
10.维恩位移定律：λm T=2897.9 (μm∙K)11.斯忒藩-玻尔兹曼定律：M vb(T)=σT4σ=5.670×108(J m2⁄∙s∙K4)12.n型(电子型)半导体放电子(n n>p n)，施主；p型(空穴型)半导体收电子(n n<p n)，受主13.复合过程：直接复合、间接复合(①电子俘获；②空穴俘获；③电子发射；④空穴发射)14.在热平衡条件下，半导体中能级被电子的占据率分布服从费米统计分布规律15.光电导效应和光生伏特效应属于内光电效应，是光照到半导体材料时，材料由于光子的加入引起载流子的浓度变化，导致材料电导率或使产生内建电场16.光电发射效应属于外光电效应，是光子和物质材料相互作用，光子能量足够大，才使电子获得能量而逸出物质表面光电发射第一定律-斯托列夫定律：当照射到光阴极上的入射光频率或频谱成分不变时，饱和光电流与入射光强度成正比，即I k=S k F0光电发射第二定律-爱因斯坦定律：光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而与入射光强度无关，即12m e v max2=ℎν−W17.光电测量系统的噪声：①光子噪声。
包括信号辐射产生的噪声和背景辐射产生的噪声；②探测器噪声。
包括热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1f⁄噪声、温度噪声等；③信号放大及处理电路噪声。
18.光辐射探测器(光电探测器)分类：①真空光电器件：光电管、光电倍增管、真空摄像管、变像管、像增强器；②固体光电器件：光敏电阻、光电池、光电二极管、光电三极管、光耦合器、位置传感器(PSD)、电荷耦合器件(CCD)；③热探测器：热电偶和热电堆、测热辐射计、热释电探测器19.探测器的主要特征参数：响应率(积分灵敏度)，光谱响应率，噪声等效功率、NEP探测率D、比探测率D*，响应时间，线性，极限功率20.光辐射度量在历史上形成了辐射度学和光度学两套度量系统辐射度学：是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量，不受人眼主观视觉的限制，其概念和方法适用于整个光辐射范围（红外、紫外辐射等必须采用辐射度学）光度学：是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量，故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域1.光源分类：①热辐射光源：太阳、白炽灯、卤钨灯、黑体辐射器；②气体放电光源：汞灯、荧光灯、钠灯、氙灯、金属卤化物灯、氚灯、空心灯；③固体发光光源：场致发光灯、发光二极管；④激光器：气体激光器、固体激光器、燃料激光器、半导体激光器。
2.光源基本特性参数：辐射效率和发光效率、光谱功率分布、空间光强分布、颜色、色温3.用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表；当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性4.对于一般光源，常用分布温度、色温或相关色温表示5.场致发光有三种形态：粉末、薄膜和结型6.发光二极管原理：发光二极管实际上就是一个由p型和n型半导体组合面成的二极管。
在p-n结附近，n型材料中的多数载流子是电子，P型材料中的多数载流子是空穴。
p-n结上未加电压时构成一定的势垒，当加上正向偏压时，在外电场作用下，P区的空穴和n区的电子就向对方扩散，构成少数载流子的注人，从而在p-n结附近产生导带电子和价带空穴的复合。
一个电子和一个空穴的每一次复合，将释放出与材料、性质有关的一定复合能量，这个能量会以热能、光能或部分热能和部分光能的形式辐射出来（与射出的光子数、电子空穴对数、半导体材料的折射率有关）外量子效率ηqe=N TG7.为了减少全反射损失，通常采用：①把半导体与空气的交界面做成半球形；②将p-n结密封在透明的高折射率(n=1.5)的塑料中8.激光器一般由工作物质、谐振腔和泵浦源组成激光器的基本原理：当高能态粒子从高能态跃迁到低能态而产生辐射后，它通过受激原子时会感应出同相位、同频率的辐射。
这些辐射波沿由两平面构成的谐振腔来回传播时，沿轴线的来回反射次数最多，它会激发出更多的辐射，从而使辐射能量放大。
9.半导体激光器的工作原理：利用半导体材料(即电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。
特点：体积很小，重量轻、寿命长、效率高，结构简单、抗冲击力强，运转可靠、耗电少对工作电源的要求：需要有足够的粒子数反转，即满足一定的阈值电流10.激光的特性：单色性、方向性、亮度、相干性1.光敏电阻(用来测量光通量)基本原理：在均质的光电导体两端加上电极后构成的光敏电阻，两电极加上一定电压后，当光照射到光电导体上时，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动，在电路中产生电流，达到了光电转换的目的。
根据半导体材料可分为本征型半导体光敏电阻和掺杂型半导体光敏电阻2.光敏电阻与其他半导体光电器件相比有以下特点：①光谱响应范围相当宽；②工作电流大，可达数毫安；③所测的光强范围宽，既可测强光，也可测弱光；④灵敏度高，光电导增益大于1；⑤偏置电压低，无极性之分，使用方便3.光敏电阻的不足之处：在强光照射下光电转换线性较差，光电弛豫过程较长，频率响应很低，因此它的使用受到一定限制4.光敏电阻的基本特性参数：光电导增益M、光谱响应率S(λ)、伏安特性、时间响应、前历效应、温度特性、光电特性I p(照度指数γ=lgR A−lgR BlgE B−lgE A)（时间响应：①弱辐射:光电流上升到稳态值I p0的63%,下降到稳态值的37%;τ上≈τ下②强辐射:光电流上升到稳态值的76%,下降到稳态值的50% ）5.光敏电阻的应用实例：①照明灯的光电控制电路该电路的构成：第一部分为由整流二极管VD和滤波电容C构成的半波整流滤波电路，它为光电控制电路提供直流电源；第二部分为由限流电阻R、CdS光敏电阻及继电器绕组构成的测光与控制电路；第三部分为由继电器的常闭触头构成的执行电路，它控制照明灯的开光。
当自然光较暗需要点灯时，CdS光敏电阻的阻值很高，继电器K的绕组电流变得很小，不能维持工作而关闭，常闭触头使照明灯点亮；当自然光增强到一定的照度E v时，光敏电阻的阻值减小到一定的值，流过继电器的电流使继电器K动作，常闭触头断开将照明灯熄灭。
②火焰探测报警器③照相机电子快门照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关S和电容C1构成的充电电路、时间检出电路(电压比较器)、三极管VT构成的驱动放大电路、电磁铁M带动的开门叶片(执行单位)等组成。
在初始状态，开关S断开，电压比较器的正输人端的电位为R1与R W1对电源电压V b分压所得的阈值电压V th，而电压比较器的负输入端的电位V R近似为电源电压V b，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，三极管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。
当按动快门的按钮时，开关S与由光敏电阻R及R W2构成的测光与充电电路接通，这时，电容C1两端的电压V c为0。
由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使三极管VT导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。
快门打开的同时，电源V b通过电位器R W2与光敏电阻R向电容C1充电，其充电的速度取决于景物的照度，景物照度越高光敏电阻R的阻值越低，充电速度越快。
1.正向偏置：p正n负；反向偏置：n正p负2.热平衡状态下的p-n结：势垒高度qV D=kT ln N A∙N Dn i2; 结区宽度W=[2εε0q∙(N A+N DN A∙N D)(V D−V)]12⁄p-n结电容C j=A[ε0εq2(N A∙N DN A+N D)1(V D−V)]12⁄; p-n结电流I D=I0e qV KT⁄−I在一定温度下p-n结两边掺杂浓度越高，qV D越大；禁带宽度的材料n i较小，故qV D越大V为正向偏置时W变窄；V为反向偏置时W变宽外加正向偏置电压V时C j变大；外加反向偏置电压V时C j变小3.光照下的p-n结：光伏工作模式：当工作在零偏置的开路状态，p-n结型光电器件产生光生伏特效应光电导工作模式：当工作在反偏置状态，无光照时电阻很大，电流很小；有光照时，电阻变小，电流变大，而且流过它的光电随照度变化而变化当p-n结上加有反偏置时，暗电流随反向偏压的增大而增大，最后等于反向饱和电流I0，而光电流I p几乎与反向电压的高低无关4.硅光电池：依据光生伏特效应工作，当表面受光照，在p-n结两边产生光生电动势基本结构：按基底材料不同分为2DR型(p型硅做基底)和2CR型(n型硅做基底)以p(n)型硅做基底，然后在基底上扩散磷(硼)而形成受光面，构成p-n结后，再经过各种工艺处理，分别在基底和光敏面上制作输出电极，涂上二氧化硅作保护膜，即成光电池。
（受光面上的输出电极做成梳齿状或E字型电极，目的是便于透光和减小硅光电池的内电阻）特性参数：光照特性(伏安特性、照度-电流电压特性、照度-负载特性)、光谱特性、频率特性(提高频响的措施：减小时间常数τ=R L∙C j或采用光电导模式)、温度特性(开路电压V oc具有负温度系数；短路电流I sc具有正温度系数)5.硅光电二极管：基本结构：分为以p型硅为衬底的2DU型与以n型硅为衬底的2CU型①2DU型硅光电二极管是在高阻轻掺杂p型硅片上通过扩散或注入的方式生成很浅(约1μm)的n型层，形成p-n结。
