1、1 课程代码： OPT04006 北京 理工大 学 2011-2012 学年 第二学 期 光 电技 术 基础 与 实验 期末 试 题（A 卷） 班级 学号 姓名 成绩 一、 判 断正 误（请 在正 确论断 前打 勾，错 误论 断前打 叉， 每小题 1 分，共 27 分） 1辐射源特性 （） 白炽灯辐射为连续光谱 （） 相同色温下，灰体与黑体相对光谱功率分布相同 （） 黑体只吸收，不辐射 （） 黑体温度越高，峰值波长越长 （） 黑体为线状光 谱 2 对于光电导器件 （） 光电导与光生载流子浓度成正比。 （） 本征光电导长波限为 0 hc/Eg （） 入射光波长大于长波限时，才能产生光电导效应 （
2、） 长波限越大，要求器件工作温度越低。 （） 温度越高，暗电流越小 3. 响应时间 （） 热探测器比光子探测器响应时间长 （） 光伏探测器比光电导探测器响应时间长 （） 响应时间越长，带宽越宽 4. 光电导器件噪声包括 （本题目只考虑 ） （） 散粒噪声 （） 产生复合噪声 5. 光伏器件噪声包括 （） 散粒噪声 （） 产生复合噪声 2 6. 负电子亲和势材料的优点 （） 量子效率高 （） 逸出功小 （） 响应时间长 （） 光电子能量集中 7.PIN 光电二极管的 特点 （） 比普通光电二极管耗尽层宽 （） 比普通光电二极管结电容大 （） 比普通光电二极管响应时间长 8图中箭头表示光电导器件中
3、的电子跃迁情况 二 填 空题(请将 答案直 接填 在空格 处， 每空 1 分,共 26 分,) 1. 禁带宽度 Eg 越小的光子器件，越 _ (容易/不容易)产生热激发，温 度越高时，光子器件越 _(容易/ 不容易) 产生热激发。因此，为 克服热 电子影响，长波限越 _ (长/短) 的器件， 需要在越低的温度下工作。 2. 探测器的信号光电流越大， 则其散粒噪声 （越大/ 越小） ， 信噪 比 （越大/ 越小） 。 光伏探测器、 光电导探测器、 光电 子发射探测 器、热释电探测器中，存在散粒噪声的器件有 。 3. 某一光电探测系统输出端的总噪声为 V NO ，若 该系统的响应为 Rv ，则系
4、统的噪声等效功率为：NEP 。 4. 由载流 子无 规则热 运动 产生的 噪声 称为 ，其噪 声功 率与 温度 成 （正比/ 反 比 ） 。 由 光 电 子 产 生 的 随 机 性 形 成 的 噪 声 称 为 _， 其噪声功率与电流成 （正比/反比） 。 光电导探测器中， 由于载流子产生和复合的随机性而形成的噪声 称为_， 其噪声功率 E CE V施主能 级 Ed （）N 型半 导体 E CE V（）本征 半导 体 E C带 E V受主能 级 Ea （）P 型 半导 体 3 与电流成_（正比/反比） 。 5. 硅光电二极管的响应时间随反偏电压的增大而 _ （减小/增大） ， 随负载电阻的增大而
5、 （减小/增大） 。 6. 组成 CCD 的基本单元 是 _ ，根据 转 移方式的不同，面阵 CCD 图像探测器可分为 _ 和 _ 。 7. 电视信号中， 同步脉冲 与图像信号的 不同， 场同步脉冲与 行同 步脉冲的 _ 不同，同步分离电路正是基于该特点进行设计的。 8. PbS 光敏电阻的输出信 号随调制频率的增大而 _ （减小/ 增 大） ， 其截止频率f c 与探测响 应时间 的关系为 _ _ _。 9. 为保证光电倍增管响应的线性度，分压电阻链的电流 Id 与信号电流 应保 持的关系为 _ ，靠近 阳极的分压电阻可用 _ 代替 。 10. 光电器件的光谱响应度是 _ 与 _ 之比。 三
6、 、请 解释下 列概 念（12 分） (1) 辐射亮 度； （2）量子效率； （3 ）相干探测；（ 4）作用距离。 四 、简 答题( 请把 答案写 在答 题纸上 ，共 12 分) 1 （5 分） 写出本征光电导、 杂质光电导、 光伏器件、 半导体光电子发射器件 （包括正电子亲和势及负电子亲和势器件）的长波限。 2 （7 分）热释电探测器的工作电路及等效电路如 图所示， 其响应率为： 2 1 2 2 2 1 2 2 ) 1 ( ) 1 ( E H d v G R A R R L R L i d R d C d 图 a 图 b 4 式中 ， 为吸收率， 为 热释电系数，Ad 为探测 器面积， H
7、为热时间常数， （ H H/G ，H 为热容，G 为热导） ， C 为电时间常数， （ C RCd ，R 为 Rd 与 RL 的并联电 阻） ， 为交变光信号的 角频率。 画出不同负载下 Rv 与 的关系图，说明其 变化规律。 （3 分） 解释热释电探测器只能测交变信号的原因。 （2 分） 解释热释电探测器响应时间短的原因。 （2 分） 五 、计 算题( 请把 答案写 在答 题纸上 ，要 求写出 主要 步骤，共23 分。) 1 （6 分） 如果忽略大气吸收， 地球表面受太阳垂直照射时， 每平 方米接收的 辐射通量为 1.35KW，假设太阳的辐射遵循兰伯特定律，试计算它在每平方 米面积上所发射的
8、辐射通量为多少（从地球看太阳的张角为 32） 。 2 （7 分）某光电二极管的工作电路如图所 示，入射光为波长 633nm 的激光， 光电二极管接收到的功率为 0.1mW。光电二极管对 633nm 光的量子 效率为 50 ，温度为 27，电路的带宽为 100KHz，负载电阻为10K ，求 光电二极管 的光电流（2 分） 光电二极管的散粒噪声 （2 分） 负载电阻的热噪声 （2 分） 输出信号信噪比。 （1 分） 注： 普朗克常数 h=6.6310 -34W.s 2 , 光速 c=3.010 8 m.s -1 , 玻尔兹曼常数 k=1.3810 -23W.s.K -1 , 电子电量 q=1.610 -19 库仑。 （ 公式 1 分） （数值1.5 分） （ 单位 0.5 分） 5V 10K Vo
