光电检测技术期末试卷试题大全

内容发布更新时间 : 2025/7/14 5:18:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

各种光学效应,如反射、吸收、折射、干涉、衍射、偏振等,使光束携带上被检测对象的特征信息,形成待检测的光信号。光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的,实现将被测量转换为光参量(振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等)。3)光信号的匹配处理:这一工作环节的位置可以设置在被检测对象前面,也可设在光学变换后面,应按实际要求来决定。光信号匹配处理的主要目的是为了更好地获得待测量的信息,以满足光电转换的需要。

(4)光电转换:该环节是实现光电检测的核心部分。其主要作用是以光信号为媒质,以光电探测器为手段,将各种经待测量调制的光信号转换成电信号(电流、电压或频率),以利于采用目前最为成熟的电子技术进行信号的放大、处理、测量和控制等。

(5)电信号的放大与处理:这一部分主要是由各种电子线路所组成。光电检测系统中处理电路的任务主要是解决两个问题:①实现对微弱信号的检测;②实现光源的稳定化。

(6)存储、显示与控制系统:许多光电检测系统只要求给出待测量的具体值,即将处理好的待测量电信号直接经显示系统显示。

2、在“反向偏置”电路中,有两种取得输出电压U0的方法:一种是从负载电阻RL上取得电压U0,另一种是从二极管两端取得电压U0。叙述两种方法的特点及它们之间的联系。(10分)

(1)对于图a)所示的电路,光电信号是直接取出的,即U0=ILRL,而对于b)图,光电信号是间接取出的,U0=UC-ILRL; (2)两种电路输出的光电信号电压的幅值相等,但相位是相反的; (3)这两种方法只适合照射到P—N结上的光强变化缓慢和恒定光的情况,这时光电二极管的结电容不起作用,二极管本身的串联电阻很小,实际上可以略去不计。 (4)当二极管的光电流与暗电流接近时,光电信号难以取出,因此,运用反偏法检测微弱的恒定光时不利的。

3、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IL的电流方程及Uoc、Isc的表达式,说明其含义(图中标出电流方向)。(12分

硅光电池的工作原理和等效电路为下图:

(a)光电池工作原理图 (b)光电池等效电路图 (c)进一步简化 从图(b)中可以得到流过负载RL的电流方程为:

i?ip-iD?ip?is0(eqV/KT?1)?SEE?is0(eqV/KT?1)

(1)

其中,SE为光电池的光电灵敏度,E为入射光照度,Is0是反向饱和电流,是光电池加反向偏压后出现的暗电流。

当i=0时,RL=∞(开路),此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池开路时两端的开路电压,以VOC表示,由式(1)解得:

VOC?(4分)

?kT?Ip?ln??1?I? (2)q?0?当Ip》Io时,VOC?(kT/q)ln(Ip/I0)

当RL=0(即特性曲线与电流轴的交点)时所得的电流称为光电流短路电流,以Isc表

示,所以

Isc=Ip=Se·E (3)(4分)

从式(2)和(3)可知,光电池的短路光电流Isc与入射光照度成正比,而开路电压Voc与光照度的对数成正比。

1、为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光?而光电二极管要零偏或

反偏才能有光生伏特效应?

答:1. p-n结在外加正向偏压时,外加电压削弱内建电场,使空间

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