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河南大学物理与电子学院200 -200 学年第 学期期末考试

光电检测技术题库试卷（二）参考答案

一 单项选择题（每小题2分,共40分） 1．光度量是辐射度量的（ C ）倍．

A.683 B. V（λ） C.683 V（λ） D . 1/683 V（λ） 2．波长为500nm的波属于（ C ）．

A. 远红外线 B. 太赫兹波 C. 可见光 D. X射线

3．任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都小于1，称为（ B ）.

A．黑体 B．灰体C．黑洞 D．绝对黑体 4．半导体中受主能级的位置位于（ A ）中.

A. 禁带 B. 价带C. 导带 D. 满带 5．斯忒藩----玻耳兹曼定律为（ A ）。

A. σT 4 B. σT 2 C. Tλm＝B D. α(λ,T)= ε(λ,T) 6. 热敏电阻的种类不包括（ D ）.

A. PTC B. NTC C. CTC D. ZTC 7. 属于相干光源的是（ C ）.

A.气体放电灯 B. 黑体辐射器 C. 固体激光器 D. 发光二极管 8．下列光源中，最佳的彩色摄影用光源是（ A ）．

A．卤钨灯 B．氘灯C．汞灯 D．汞氙灯 9．属于成像的器件是（ C ）.

A. LD B. LED C. CCD D. PMT 10．充气卤钨灯是一种 ( B ).

A. 气体光源 B. 热光源C. 冷光源 D. 激光光源 11．TDICCD表示的是（ B ）CCD．

A. 增强型; B. 时间延迟型; C. 电子轰击模式; D. 红外．

12．热效应较小的光是（ D ）.

A. 紫光 B. 红光C. 红外 D. 紫外

13．在光电倍增管中，产生二次电子发射的是( C ).

A．阴极 B.阳极 C. 倍增极 D. 玻璃窗

14．光纤纤芯、包层、外套的折射率n 1、n 2、n 0的关系是（ D ）.

A. n 1> n 2> n 0 B. n 2> n 0> n 1 C. n 0> n 2> n 1 D. n 1> n 0> n 2

15．光照一定，短路电流与入射光波长的关系，属光电池的( C )特性： A. 频率; B. 伏安;C. 光谱; D. 温度．

16． 像管中（ C ）的出现和使用，成为了第二代像管出现的标志性部件。

A. 负电子亲和势阴极； B. 电子光学系统； C． 微通道板MCP； D. 光纤面板 17．充气白炽灯主要充入（ A ）.

A. 氩气 B.氙气 C. 氖气 D.氪气 18．硅光电二极管与硅光电池比较，后者（ B ）．

A．掺杂浓度低 B．电阻率低 C．反偏工作 D．光敏面积小 19．线阵CCD主要是通过（ A ）工作.

A. 电荷 B. 电压C. 电流 D. 电阻 20．彩色CCD有（ C ）种.

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 二、多项选择题（每题2分，共10分） 1．固体发光器件有（ ABCDE ）。

A. LCD B. PDP C. ECD D. EPD E. VFD 2. 结型光电器件的特点 ( ABCDE )：

A. 有极性 B. 灵敏度与光源光谱有关 C. 响应速度决定于RC D. 参量与温度有关 E．易受电磁场干扰 3．光电池有（ ABCD ）种类。

A. 硅光电池 B. 硒光电池 C. 锗光电池 D. 砷化镓光电池 E. 锂光电池 4. 热敏电阻的种类有（ ABC ）。

A. PTC B. NTC C. CTC D. WTC E. ZTC 5. 光电效应有（ ABCDE ）。

A. 光电导效应 B. 光生伏特效应 C. 光电效应 D. 光磁电效应 E. 光子牵引效应

三.填空题 (每空1分,共10分)

1．吸收比是物体吸收量与投射的 辐射能量 的比值. 2．FTCCD指的是 帧转移型 CCD. 3．紫外光的热辐射比红外光 小 ． 4. 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 。

5. S（λ）＝U（λ）/Ф（λ），称为光电器件的 光谱灵敏度 6. 在环境亮度大于10cd.m-2时,最强的视觉响应在光谱蓝绿区间的555 nm处。 7．光源单位时间内向所有方向发射的能量，称为辐功率（辐通量）． 8．半导体受光照，在结区两边产生势垒的现象称 光生伏特效应 ． 9．光在光纤内形成驻波的光线组称为 模 ． 四.简答计算题 (共40分)

1. 试述光电二极管与光电池的区别。（8分）

区别有四：光电二极管电阻大、掺杂小、面积小、反偏工作；光电池电阻小、掺杂大、受光面积大、电阻小、无偏状态工作。

2. 什么是外光电效应？（8分）

外光电效应是指，光照射在金属上，金属向外发射电子的效应。

3. 为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应？必须工作在哪种偏置状态？（12分）

1）正偏效果―――正向导电，电场电流IF较大；光照电流IP相对来说可以忽略，即有无光光照基本上不影响电流大小；正偏时起不到光电检测效果。

2）零偏置或反偏效果―――无光照时有暗电流，即反向饱和漏电流,其值很小，几乎为零；有光照时，电子空穴对增加，光照电流较大，有无光照反差较大，可以作为检测元件，进行光电检测。因此结型器件必须工作在零偏置或反偏工作状态。

2

4. 现有GDB－423型光电倍增管的光电阴极面积为2 cm，阴极灵敏度Sk为25μA/lm，倍增系统的放大倍数为105，阳极额定电流为20 μA，求允许的最大光照。（12分）

已知 Sk=25μA/lm Ak=2 cm2=2×10-4m2 M=105 IP=20 μA 求Emax=? 解： 依公式 Sk= Ik / Φ Ik = IP / M

Φ= Ik / Sk= IP / M Sk = 20 μA/105/(25μA/lm)=0.8×10-5 (lm) E=Φ/S=0.8×10-5 (lm)/ 2×10-4m2=0.04 (lx) 最大光照度为0.04 lx。

2009-2010-2光电检测技术A卷试题及答案

一、计算（共 28 分，共 3 题）

1、如图 1 所示，是转速测量系统，已知圆盘的孔数为 N，光电探测器输出的脉冲信号频率 、 所示，是转速测量系统， ， 测量系统 为 f，求转轴的转速 n（单位为 r/min）（8 分） ，

图 1 转速测量系统

（2）已知本征硅材料禁带宽度 Eg＝1.2eV，求该半导体材料的本征吸收长波限；已知某种光 电器件的本征吸收长波限为 1.4um, 求该材料的禁带宽度。 （8分）

3、设被测距离最大范围为 10km,要求测距精度为 1，而各测尺的测量精度为 1‰，试给出 测尺的个数以及各测尺的长度和频率。 （12 分） 三、简答题（共 46 分）

4、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么要把光敏电阻造成蛇形？（8 分）

5、光电导器件的响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件工作频率 哪个高？实际使用时如何改善其工作频率响应 ？（8 分）

6、 试问图 2 (a) 和图 2(b)分别属哪一种类型偏置电路？为什么？分别写出输出电压 U0 的表达式。 （10 分）

7、如果硅光电池的负载为 RL，画出它的等效电路图，写出流过负载RL 的电流 IL 方程及

Uoc、Isc 的表达式，说明其含义（图中标出电流方向）。（10 分）

8、光伏探测器的工作模式分为哪几种？为什么（分类依据）？他们的主要区别？（10 分）

9、 论述题（共 26 分）

9、为什么说光外差检测方式是具有天然检测微弱信号的能力？（ 12分）

10、阐述用差动法检测溶液浓度的工作原理（同时画出原理图）及工作过程（必须写出浓度表达式）（14 分）

答案：

一、计算题

1、转轴的转速为：

2、 hν ≥Eg λ ≤ hc / Eg

则长波限为：1.03um， 材料的禁带宽度为：0.887ev

3、被测距离最大范围为：10KM，所以最大尺子的量程至少为：10KM，此尺子能精确测到： 10KM×1‰＝10m。

因为要求测距精度为 1cm，尺子的测量精度为 1‰，所以最小量程的尺子为：1cm/1‰＝10m 纵上述， 测量至少需要两把尺子： 一个 L0=10KM， 其对应的工作频率为：f 0= c