光电检测考试笔记.docx

1．光电检测器件和热电检测器件的比较。答：光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成电信号的器件，响应波长有选择性，相应快；热电检测器件是将辐射能转换成热能，再将热能转换成电能的器件。响应波长无选择性，相应慢。2．简述光电池与光电二极管的区别。答：相同点：均为光生伏特器件；不同点：光电二极管PN结面积小于光电池；光电池无需偏压，光敏二极管一般在负偏压的情况下使用。3．用图示的方法简述CCD的电荷转移过程。4．简述光电检测电路设计依据及其设计要求。答：灵敏的光电转换能力快速的动态响应能力最佳的信号检测能力长期工作的稳定性和可靠性5．什么是二次调制，二次调制的具有哪些作用？6．对于扩散型PiN硅光敏二极管来说，i层主要起到了什么作用？答：i层为高阻区，承受大部分外加电压，使耗尽区增大，展宽了光电转换的有效工作区域；提高了灵敏度；i层一般选择高电阻率的基体材料，提高了串联电阻，提高了击穿电压；提高了频率响应。7．简述变像管和像增强管的工作原理及区别？工作原理：都是光电阴极接收辐射，将光学图像转换为电子数密度图像，加有正高压的阳极起到了电子透镜的作用，使阴极发出的电子聚焦成像在荧光屏上，最终得到目标物的图像。区别是：变像管是将不可见图像转换为可见图像的器件，而像增强管是把强度低于视觉阈值的图像增强到可以观察程度的光电成像器件。8. 探测器件在进行极为微弱的信号探测时，有时要放入液氮中使用，为什么？答：载流子无规则的热运动造成的噪声称为热噪声。当温度高于绝对零度时，导体或半导体中每一电子都携带着的电量作随机运动，尽管其平均值为零，但瞬时电流扰动在导体两端会产生一个均方根电压，称为热噪声电压。其平均值为： 当时， 而且，光电探测器件绝大多数都是半导体材料，受温度影响很大。综上所述， 当探测器件在对微弱的信号探测时，为了减少温度的影响，放入液氮中使用，是非常行之有效的办法。9．简述光电池与光电二极管的相同点和区别。相同点：光敏二极管和光电池都是利用入射光照射到P-N结上产生光生伏特效应的器件；不同点：光电池结面积较大而光电二极管的结面积较小，光电池不需要加偏置电压而光电二极管需要通过施加负偏压提高灵敏度。10. 简述光电检测电路的组成及各部分的作用。答：光电检测电路由光电器件、输入电路和前置放大器组成。光电器件把被测光信号转换成相应的电信号，而输入电路则是为光电器件提供正常的工作条件，进行电参量的变换，同时完成和前置放大器的电路匹配。光电器件输出的微弱电信号由前置放大器进行放大，前置放大器另一作用是匹配后置处理电路与检测器件之间的阻抗。11.以热敏电阻探测温度为例，分析热敏电阻典型桥路的输出电压变化与热敏电阻温度变化之间关系？电桥电路如图下所示，其中，和的其暗电阻分别为和，并且有，与关系存在。答：当无外来辐射照射时，调节补偿电阻，使电桥平衡。此时，电桥输出。当有辐射作用于热敏电阻上时，升温引起电阻的变化为，此时平衡被破坏，开路输出电压为： 又由给出的已知条件，上式可以化简为： 可见输出电压与成比例，并与负载电阻有关。11、光电导体的灵敏度大小取决于哪些因素？为什么要把光敏电阻的形状制成蛇形？在微弱的光照下，光电导和光强之间是什么样的关系？答:光电导体的灵敏度可以用光电增益Ｇ表示：。光电导体的非平衡载流子寿命越快，迁移率越大，电极间距越小灵敏度越高。（2分）做成蛇形使电极间距ｌ变小，提高了光敏电阻的灵敏度。（2分）微弱的光照下，光电导和光强之间是直线性光电导关系。（1分）12、简述像点轴外偏移检测的像偏移法测位移的工作原理.当将光束照射到被测物体时．用成像物镜从另外的角度对物体上的光点位置成像，通过三角测量关系可以计算出物面的轴向偏移。激光器发出的光线，经汇聚透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上。物体移动或其表面的变化入射点沿光轴方向移动。入射点处的散射光径接收透镜入射到（CCD或PSD）光电探测器上。被测表面偏移时，照明光点从移到，相应像点从偏移到，则。只要测出像点的横向偏移量A，即可计算出待测的物面轴向偏移。13.雪崩光敏二极管和光电倍增管的异同？答：光电倍增管由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极、阳极组成，光入射到光电阴极产生电子发射，发射的电子在电场和电子光学系统的作用会聚加速到倍增极上，经N级倍增后，电子被放大N次，最后最阳极收集。外形较大，多用于快速、精密微光测量的场合。（3分）雪崩光电二极管与光电倍增管不同，是基于内增益机理，当所加的反向偏压足够大时，在结区产生一个很高的电场，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。14.帧转移型面阵CCD的组成及工作过程？答：该器件由相同像素数量的成像部分、存储部分和读出寄存器三个基本部分组成。（2分）场正程期间（