光電檢測技術(shù)課程作業(yè)及答案(打印版)

1、思考題及其答案習題01一、填空題1、通常把對應于真空中波長在（0.38pm）到（0.78pm）范圍內(nèi)的電磁輻射稱為光輻射。2、在光學中，用來定量地描述輻射能強度的量有兩類，一類是（輻射度學量），另一類是（光度學量）。3、光具有波粒二象性，既是（電磁波），又是（光子流）。光的傳播過程中主要表現(xiàn)為（波動性），但當光與物質(zhì)之間發(fā)生能量交換時就突出地顯示出光的（粒子性）。二、概念題1、視見函數(shù)：國際照明委員會（CIE）根據(jù)對許多人的大量觀察結(jié)果，用平均值的方法，確定了人眼對各種波長的光的平均相對靈敏度，稱為“標準光度觀察者”的光譜光視效率V（入），或稱視見函數(shù)。2、輻射通量：輻射通量又稱輻射功率，是輻

2、射能的時間變化率，單位為瓦（1W=1J/s）,是單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的輻射能。3、輻射亮度：由輻射表面定向發(fā)射的的輻射強度，除于該面元在垂直于該方向的平面上的正投影面積。單位為（瓦每球面度平方米）。4、輻射強度：輻射強度定義為從一個點光源發(fā)出的，在單位時間內(nèi)、給定方向上單位立體角內(nèi)所輻射出的能量，單位為W/sr（瓦每球面度）。三、簡答題輻射照度和輻射出射度的區(qū)別是什么？答：輻射照度和輻射出射度的單位相同，其區(qū)別僅在于前者是描述輻射接收面所接收的輻射特性，而后者則為描述擴展輻射源向外發(fā)射的輻射特性。四、計算及證明題證明點光源照度的距離平方反比定律，兩個相距10倍的相同探測器上的照度相差多少

3、倍？答：設(shè)點光源的輻射強度為I0在理想情況下，點光源的總輻射通量為©=4kI又0半徑為尺的球面上的輻射照度為E=密=差dA4kR2d©4kII.E=-dA4kR2R2設(shè)第一個探測器到點光源的距離為L，1第二個探測器到點光源的距離為L20L=10L12又0E=土R2.E1IL21I=I(10L-100L222.E=100E21習題02一、填空題1、物體按導電能力分（絕緣體）（半導體）（導體）。2、價電子的運動狀態(tài)發(fā)生變化,使它躍遷到新的能級上的條件是（具有能向電子提供能量的外力作用）、（電子躍入的那個能級必須是空的）。3、熱平衡時半導體中自由載流子濃度與兩個參數(shù)有關(guān)：一是在能

4、帶中（能態(tài)的分布），二是這些能態(tài)中（每一個能態(tài)可能被電子占據(jù)的概率）。4、半導體對光的吸收有（本征吸收）（雜質(zhì)吸收）（自由載流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半導體對光的吸收主要是（本征吸收）。二、概念題1、禁帶、導帶、價帶：禁帶：晶體中允許被電子占據(jù)的能帶稱為允許帶，允許帶之間的范圍是不允許電子占據(jù)的，此范圍稱為禁帶。導帶：價帶以上能量最低的允許帶稱為導帶。價帶：原子中最外層的電子稱為價電子，與價電子能級相對應的能帶稱為價帶。2、熱平衡狀態(tài)：在一定溫度下，激發(fā)和復合兩種過程形成平衡，稱為熱平衡狀態(tài)，此時載流子濃度即為某一穩(wěn)定值。3、強光注入、弱光注入：強光注入：滿足np>>n0

5、p0=n.Xn.n0<An=Ap條件的注入稱為強nnn0n0iin0nn光注入。弱光注入：滿足nnp>nip0=nn.n0>An=Ap條件的注入稱為弱光nnn0n0iXin0n丄n注入。4、非平衡載流子壽命T：非平衡載流子從產(chǎn)生到復合之前的平均存在時間。三、簡答題1、摻雜對半導體導電性能的影響是什么？答：半導體中不同的摻雜或缺陷都能在禁帶中產(chǎn)生附加的能級，價帶中的電子若先躍遷到這些能級上然后再躍遷到導帶中去，要比電子直接從價帶躍遷到導帶容易得多。因此雖然只有少量雜質(zhì)，卻會明顯地改變導帶中的電子和價帶中的空穴數(shù)目，從而顯著地影響半導體的電導率。2、為什么空穴的遷移率比電子的遷移

6、率??？答：遷移率與載流子的有效質(zhì)量和平均自由時間有關(guān)。由于空穴的有效質(zhì)量比電子的有效質(zhì)量大，所以空穴的遷移率比電子的遷移率小。3、產(chǎn)生本征吸收的條件是什么？答：入射光子的能量(hv)至少要等于材料的禁帶寬度。即九二c-h二124Qm)0EEgg四、計算題1、本征半導體材料Ge在297K下其禁帶寬度Eg=0.67(eV),現(xiàn)將其摻入雜質(zhì)Hg,鍺摻入汞后其成為電離能E.=0.09(eV)的非本征半導體。試計算本征半導體Ge和非本征半導體鍺汞所制成的光電導探測器的截止波長。九=124(gm)=124Qm)=1.851(gm)解:010.67九=124(gm)=124Qm)=13.778(gm)02E

7、0.09i2、某種光電材料的逸出功為1Ev,試計算該材料的紅限波長。(普朗克常數(shù)h=6.626X10-34(J.s),光速C=2.998X108(m/s),電子電量e=1.6X10-19庫侖)解：九二ch1.24(gm)=1.24(gm)=1.24(gm)習題03一、概念題1、光電效應：當光照射到物體上使物體發(fā)射電子、或?qū)щ娐拾l(fā)生變化,或產(chǎn)生光電動勢等,這種因光照而引起物體電學特性的改變統(tǒng)稱為光電效應。2、光電發(fā)射第一定律：也稱斯托列托夫定律。當入射光線的頻譜成分不變時，光電陰極的飽和光電發(fā)射電流IK與被陰極所吸收的光通量eK成正比。3、光電發(fā)射第二定律：也稱愛因斯坦定律。發(fā)射出光電子的最大動

8、能隨入射光頻率的增高而線性地增大，而與入射光的光強無關(guān)。二、簡答題外光電效應和內(nèi)光電效應的區(qū)別是什么？答：外光電效應是物質(zhì)受到光照后向外發(fā)射電子的現(xiàn)象,而內(nèi)光電效應是物質(zhì)在受到光照后產(chǎn)生的光電子只在物質(zhì)內(nèi)部運動而不會逸出物質(zhì)外部。習題04一、概念題1、光電探測器的響應度（或靈敏度）：光電探測器的輸出電壓Vo或輸出電o流I與入射光功率P之比。02、熱噪聲：載流子無規(guī)則的熱運動造成的噪聲，又稱為約翰遜噪聲。3、信噪比：在負載電阻Rl上產(chǎn)生的信號功率與噪聲功率之比。4、量子效率：在某一特定波長上每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光量子數(shù)之比。二、簡答題熱電檢測器件和光電檢測器件的特點是什么？答：熱電檢測器

9、件特點：響應波長無選擇性，它對從可見光到遠紅外的各種波長的輻射同樣敏感。響應慢，吸收輻射產(chǎn)生信號需要的時間長，一般在幾毫秒以上。光電檢測器件特點：響應波長有選擇性，存在某一截止波長入0,超過此波長，器件沒有響應。（入=10220um）響應快，一般在納秒到幾百微秒。習題05一、簡答題1、光電倍增管的基本結(jié)構(gòu)與工作原理是什么？答：光電倍增管由光入射窗、光電陰極，電子光學輸入系統(tǒng)（光電陰極到第一倍增極D1之間的系統(tǒng)）、二次發(fā)射倍增系統(tǒng)及陽極等構(gòu)成。工作原理：光子透過入射窗入射到光電陰極K上。此時光電陰極的電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中。光電子通過電場加速和電子光學系統(tǒng)聚焦入射到第一倍增極D1上

10、，倍增極發(fā)射出比入射電子數(shù)目更多的二次電子。入射電子經(jīng)N級倍增后，光電子就放大N次。經(jīng)過倍增后的二次電子由陽極a收集起來，形成陽極光電流，在負載Rl上產(chǎn)生信號電壓。2、光電倍增管的供電電路注意哪些問題？答：(1)倍增管各電極要求直流供電，從陰極開始至各級的電壓要依次升高，常多采用電阻鏈分壓辦法供電。流過電阻鏈的電流IR至少要比陽極最大的R平均電流I大10倍以上。am(2) 供電電源電壓穩(wěn)定性要求較高。(3) 為了不使陽極脈動電流引起極間電壓發(fā)生大的變化，常在最后幾級的分壓電阻上并聯(lián)電容器。(4) 倍增管供電電路與其后續(xù)信號處理電路必須要有一個共用的參考電位，即接地點。二、計算題現(xiàn)有GDB-42

11、3光電倍增管的陰極有效面積為2cm2，陰極靈敏度為25uA/lm,倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)105,陽極額定電流為20uA，求允許的最大照度。解：M=1050i=20pAai=l=2x10-4pAkM2.E=k=A-S2x10-4i=0.040.04lx習題06、分析題紅外報警電路如圖所示，分析它的工作原理？答：當光信號被阻擋時，光敏三極管處于截止狀態(tài)，光敏三極管的集電極為高電平，即三極管基極為高電平，三極管飽和導通，三極管的集電極為低電平，驅(qū)動繼電器J工作，使開關(guān)閉合，電路形成回路，晶閘管控制端有效，晶閘管導通，報警器正常工作。S為復位鍵。當有光信號時，光敏三極管處于導通狀態(tài)，光敏三極管的集電極為低

12、電平即三極管基極為低電平，三極管截止，三極管的集電極為高電平，驅(qū)動繼電器不工作，開關(guān)保持斷開狀態(tài)，晶閘管控制端無效，報警器不工作。二、畫圖解釋題用PN結(jié)簡圖表示出光生電壓的極性和光生電流的方向光生電流PN+光生電壓-習題07一、填空題熱電探測器是將輻射能轉(zhuǎn)換為（熱）能，然后再把它轉(zhuǎn)換為（電）能的器件。二、簡答題1、熱電探測器與光電探測器比較，在原理上有何區(qū)別？答：熱電探測器件是利用熱敏材料吸收入射輻射的總功率產(chǎn)生溫升來工作的，而不是利用某一部分光子的能量，所以各種波長的輻射對于響應都有貢獻。因此，熱電探測器件的突出特點是，光譜響應范圍特別寬，從紫外到紅外幾乎都有相同的響應，光譜特性曲線近似為一

13、條平線。2、熱電探測器與普通溫度計有何區(qū)別？答：相同點：二者都有隨溫度變化的性能。不同點：溫度計要與外界有盡量好的熱接觸，必須達到熱平衡。熱電探測器要與入射輻射有最佳的相互作用，同時又要盡量少的與外界發(fā)生熱接觸3、簡述輻射熱電偶的使用注意事項。答：由半導體材料制成的溫差電堆，一般都很脆弱，容易破碎，使用時應避免振動。額定功率小，入射輻射不能很強，它允許的最大輻射通量為幾十微瓦，所以通常都用來測量微瓦以下的輻射通量。應避免通過較大的電流，流過熱電偶的電流一般在1微安以下，決不能超過100微安，因而千萬不能用萬用表來檢測熱電偶的好壞，否則會燒壞金箔，損壞熱電偶。保存時不要使輸出端短路，以防因電火花

14、等電磁干擾產(chǎn)生的感應電流燒毀元件。工作時環(huán)境溫度不宜超過60°C。習題08一、概念題1、電極化：電介質(zhì)的內(nèi)部沒有載流子，所以沒有導電能力。但是它也是由帶電粒子電子和原子核組成的。在外電場的作用下，帶電的粒子也要受到電場力的作用，它們的運動也會發(fā)生一些變化。例如，加上電壓后，正電荷平均講來總是趨向陰極，而負電荷趨向陽極。雖然其移動距離很小，但電介質(zhì)的一個表面帶正電，另一表面帶負電。稱這種現(xiàn)象為電極化。2、居里溫度：鐵電體的極化強度與溫度有關(guān)，溫度升高，極化強度減低。升高到一定溫度，自發(fā)極化就突然消失，這個溫度稱為居里溫度（或居里點）。二、簡答題1、為什么由半導體材料制成的熱敏電阻溫度系

15、數(shù)是負的，由金屬材料制成的熱敏電阻溫度系數(shù)是正的？答：半導體材料制成的熱敏電阻吸收輻射后，材料中電子的動能和晶格的振動能都有增加。因此，其中部分電子能夠從價帶躍遷到導帶成為自由電子，從而使電阻減小，電阻溫度系數(shù)是負的。金屬材料制成的熱敏電阻，因其內(nèi)部有大量的自由電子，在能帶結(jié)構(gòu)上無禁帶，吸收輻射產(chǎn)生溫升后，自由電子濃度的增加是微不足道的。相反，因晶格振動的加劇，卻妨礙了電子的自由運動，從而電阻溫度系數(shù)是正的，而且其絕對值比半導體的小。2、簡述熱釋電探測器的工作原理。答：當紅外輻射照射到已經(jīng)極化了的鐵電薄片時，引起薄片的溫度升高。因而表面電荷減少，這就“釋放”了一部分電荷。釋放的電荷通過放大器轉(zhuǎn)

16、換成輸出電信號。如果紅外輻射繼續(xù)照射，使鐵電薄片的溫度升高到新的平衡值，表面電荷也達到新的平衡，不再釋放電荷。也就沒有輸出信號。而在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出信號下降到零，只有在薄片溫度有變化時才有輸出信號。三、計算題1、可見光的波長、頻率和光子的能量范圍（給出計算公式）各是多少?答：可見光的波長：0.38微米0.78微米頻率：3.85X3HZ7.89X1014HZ【利用公式n】光子能量：2.55X10-19J5.23X10-19J【利用公式E】2、一塊半導體樣品，有光照時電阻為50Q，無光照時為5000Q,求樣品的光電導。答：有光照時的電導為：G=丄=0.02S150無光照時的電導為：G=0.0002

17、S25000故：該樣品的光電導為g=G-G=0.0198S12習題09一、填空題發(fā)光二極管的發(fā)光亮度，基本上是正比于（電流密度）。2、氦氖激光器以（直流）電源驅(qū)動。從結(jié)構(gòu)上分（全內(nèi)腔）（全外腔）（半內(nèi)腔）激光器。3、發(fā)光二極管是（注入式電致發(fā)光器件）器件，它能將（電）能轉(zhuǎn)變?yōu)椋ü猓┠?。二、簡答題1、半導體發(fā)光二極管的發(fā)光原理答：半導體發(fā)光二極管的材料是重摻雜的，熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。由于PN結(jié)阻擋層的限制，在常態(tài)下，二者不能發(fā)生自然復合。而當給PN結(jié)加以正向電壓時，溝區(qū)導帶中的電子則可逃過PN結(jié)的勢壘進入到P區(qū)一側(cè)。于是在PN結(jié)附近稍偏于P區(qū)一

18、邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇時，便產(chǎn)生發(fā)光復合。這種發(fā)光復合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度E，即九二IM帀gEg2、應用發(fā)光二極管時注意哪些要點？答：開啟電壓：發(fā)光二極管的電特性和溫度特性都與普通的硅、鍺二極管類似。只是正向開啟電壓一般都比普通的硅、鍺二極管大些，而且因品種而異。溫度特性：利用發(fā)光二極管和硅的受光器件進行組合使用時，應注意到二者的溫度特性是相反的。溫度升高時，發(fā)光二極管的電光轉(zhuǎn)換效率變小亮度減弱。而硅的受光器件，光電轉(zhuǎn)換效率卻是增加的。所以使用時，應把二者放到一起考慮，注意其組合后的整體溫度特性。方向特性：發(fā)光二極管一般都帶有圓頂?shù)牟ＡТ?，當?/p>

19、用它和受光器件組合時，應注意到這一結(jié)構(gòu)上的特點。發(fā)光管與受光管二者對得不準時，效果會變得很差。3、激光的產(chǎn)生有哪些條件？答：（1）需要泵源，把處于較低能態(tài)的電子激發(fā)或泵浦到較高能態(tài)上去。介質(zhì)必須能發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激輻射足以克服損耗。必須要有一個共振腔提供正反饋及增益,以維持受激輻射的持續(xù)振。4、簡述注入式半導體激光器的發(fā)光過程。答：注入式半導體激光器的工作過程是，加外電源使PN結(jié)進行正偏置。正向電流達到一定程度時，PN結(jié)區(qū)即發(fā)生導帶對于價帶的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。這時,導帶中的電子會有一部分發(fā)生輻射躍遷，同時產(chǎn)生自發(fā)輻射。自發(fā)輻射出來的光，是無方向性的。但其中總會有一部分光是沿著諧振腔腔軸方向傳播的

20、，往返于半導體之間。通過這種光子的誘導，即可使導帶中的電子產(chǎn)生受激輻射（光放大）。受激輻射出來的光子又會進一步去誘導導帶中的其它電子產(chǎn)生受激輻射。如此下去，在諧振腔中即形成了光振蕩，從諧振腔兩端發(fā)射出激光。只要外電源不斷的向PN結(jié)注入電子，導帶對于價帶的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)就會繼續(xù)下去，受激輻射即可不停地發(fā)生，這就是注入式半導體激光器的發(fā)光過程。5、光器和發(fā)光二極管的時間響應如何？使用時以什么方式（連續(xù)或脈沖）驅(qū)動為宜？答：發(fā)光二極管：發(fā)光二極管的響應時間很短，一般只有幾納秒至幾十納秒。采用脈沖驅(qū)動的情況下，獲得很高的亮度，但應考慮到脈沖寬度、占空度比與響應時間的關(guān)系。半導體激光器：響應時間很短。半導體

21、激光器的閾值電流都比較高，由于激光器工作時需要的電流很大，電流通過結(jié)和串聯(lián)電阻時，將使結(jié)的溫度上升，這又導致閾值電流上升。所以閾值電流很高的激光器，通常用脈沖電流來激勵，以降低平均熱損耗。習題10一、填空題光電耦合器是由（發(fā)光）器件與（光敏）器件組成的（電）（光）（電）器件。這種器件在信息傳輸過程中是用（光）作為媒介把輸入邊和輸出邊的電信號耦合在一起的。二、簡答題1、簡述光電耦合器件的電流傳輸比B與晶體管的電流放大倍數(shù)B的區(qū)別？答：（1）晶體管的集電極電流遠遠大于基極電流，即B大；光電耦合器件的基區(qū)內(nèi)，從發(fā)射區(qū)發(fā)射過來的電子是與光激發(fā)出的空穴相復合而成為光復和電流，可用aI表示，a為光激發(fā)效率

22、（它是發(fā)光二F極管的發(fā)光效率、光敏三極管的光敏效率及二者之間距離有關(guān)的系數(shù)）。一般光激發(fā)效率比較低，所以I大于I。即光電耦合器件在不加復合放大三FC極管時，B小于1。2、簡述光電耦合器件的特點。答：具有電隔離的作用。它的輸入、輸出信號完全沒有電路聯(lián)系，所以輸入和輸出回路的電平零電位可以任意選擇。絕緣電阻高達101。Q1012Q,擊穿電壓高達10025KV，耦合電容小到零點幾皮法。信號傳輸是單向性的，不論脈沖、直流都可以使用。適用于模擬信號和數(shù)字信號。具有抗干擾和噪聲的能力。它作為繼電器和變壓器使用時，可以使線路板上看不到磁性元件。它不受外界電磁干擾、電源干擾和雜光影響。響應速度快。一般可達微秒

23、數(shù)量級，甚至納秒數(shù)量級。它可傳輸?shù)男盘栴l率在直流和10MHz之間。使用方便，具有一般固體器件的可靠性，體積小，重量輕，抗震，密封防水，性能穩(wěn)定，耗電省，成本低，工作溫度范圍在一55°C+100°C之間。三、分析題光電耦合器件測試電路如圖所示，分析它的工作原理。S1開關(guān)接通后：（1）S2開關(guān)沒有接通，正常情況下LED是不發(fā)光的。如果它是發(fā)光的，則說明光電耦合器的接收端已經(jīng)短路。S2開關(guān)接通，正常情況下LED發(fā)光，它的發(fā)光強度可以用電位器RP來調(diào)節(jié)。如果LED沒有發(fā)光，則說明光電耦合器是壞的。習題11一、填空題1、光電成像器件包括（掃描成像器件）（非掃描成像器件）。2、掃描型光

24、電成像器件又稱（攝像器件）。光電攝象器件應具有三種基本功能（光電變換）（光電信號存儲）（掃描輸出）。3、分辨率是用來表示能夠分辨圖像中明暗細節(jié)的能力。分辨率常用兩種方式來描述（極限）分辨率和（調(diào)制傳遞）函數(shù)。習題12一、概念題1、轉(zhuǎn)移效率：電荷包從一個勢阱向另一個勢阱中轉(zhuǎn)移，不是立即的和全部的，而是有一個過程。在一定的時鐘脈沖驅(qū)動下，設(shè)電荷包的原電量為Q（0），在時間t時，大多數(shù)電荷在電場的作用下向下一個電極轉(zhuǎn)移，但總有一小部分電荷某種原因留在該電極下，若被留下來的電荷為Q（t），則轉(zhuǎn)移效率n定義為轉(zhuǎn)移的電量與原電量之比，即n=豐護)2、轉(zhuǎn)移損失率：電荷包從一個勢阱向另一個勢阱中轉(zhuǎn)移，不是立即

25、的和全部的，而是有一個過程。在一定的時鐘脈沖驅(qū)動下，設(shè)電荷包的原電量為Q(0),在時間t時，大多數(shù)電荷在電場的作用下向下一個電極轉(zhuǎn)移，但總有一小部分電荷某種原因留在該電極下，若被留下來的電荷為Q(t)，則轉(zhuǎn)移損失率定義為殘留于原勢阱中的電量與原電量之比，即豁二、簡答題1、為什么CCD必須在動態(tài)下工作？其驅(qū)動脈沖的上、下限頻率受哪些條件限制，應如何估算？答：CCD是利用極板下半導體表面勢阱的變化來儲存和轉(zhuǎn)移信息電荷的，所以它必須工作于非熱平衡態(tài)。時鐘頻率過低，熱生載流子就會混入到信息電荷包中去而引起失真。時鐘頻率過高，電荷包來不及完全轉(zhuǎn)移，勢阱形狀就變了，這樣，殘留于原勢阱中的電荷就必然多，損耗

26、率就必然大。因此，使用時，對時種頻率的上、下限要有一個大致的估計。為了避免由于熱平衡載流子的干擾，注入電荷從一個電極轉(zhuǎn)移到另一個電極所用的時間t必須小于少數(shù)載流子的平均壽命。當時鐘頻率過高時，若電荷本身從一個電極轉(zhuǎn)移到另一個電極所需的時間t大于時鐘脈沖使其轉(zhuǎn)移的時間T/3,那么，信號電荷跟不上驅(qū)動脈沖的變化，轉(zhuǎn)移效率大大下降。f上決定于電荷包轉(zhuǎn)移的損耗率£，就是說，電荷包的轉(zhuǎn)移要有足夠的時間，電荷包轉(zhuǎn)移所需的時間應使之小于所允許的值。三、分析題分析浮置擴散放大器輸出的工作原理。R出答：V為復位官，R為限流電阻，V為輸出官，R為負載電阻，C為等效111L電容。電荷包輸出前，要先給V的柵

27、極加一窄的復位脈沖d，這時，V1R1導通，C被充電到電源電壓，V官的源極S的電壓也跟隨上升接近于電源22電壓。d變?yōu)榈碗娖揭院?，V截止，但V在柵極電壓的控制下仍為導通R12狀態(tài)。當電荷包經(jīng)過輸出柵OG流過來時，C被放電，V的源極電壓也跟2隨下降，下降的程度則正比于電荷包所攜帶的電量，即構(gòu)成輸出信號。習題13一、填空題1、變像官還是像增強官取決于（陰極材料）。如果對（紅外或紫外）光線敏感，則它就是變像官；如果它只對（微弱的可見）光敏感，則它就是像增強官。2、變像官和像增強官都具有圖像增強的作用，實現(xiàn)圖像增強一般有兩種方法：增強（電子圖像密度）和增強（增強電子的動能）。3、增強電子圖像密度，一般利

28、用（二次電子發(fā)射）來實現(xiàn)；增強電子動能，用增強（增強電場或磁場的）的方法。二、簡答題1、變像官？像增強官？像官和攝像官的區(qū)別？答：變象官是指能夠把不可見光圖象變?yōu)榭梢姽鈭D象的真空光電管。圖象增強官是指能夠把亮度很低的光學圖象變?yōu)橛凶銐蛄炼葓D象的真空光電管。2、簡述像管的工作原理。答：（1）目標物所發(fā)出的某波長范圍的輻射通過物鏡在半透明光電陰極上形成目標的像，引起光電發(fā)射。陰極面每一點發(fā)射的電子數(shù)密度正比于該點的輻射照度。這樣，光陰極將光學圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訑?shù)密度圖像。加有正高壓的陽極形成很強的靜電場，合理的安排陽極的位置和形狀，讓它對電子密度圖像起到電子透鏡的作用，使陰極發(fā)出的光電子聚焦成像在熒光

29、屏上。它還使光電陰極發(fā)射出來的光電子圖象，在保持相對分布不變的情況下進行加速。熒光屏在一定速度的電子轟擊下發(fā)出可見的熒光，這樣，在熒光屏上便可得到目標物的可見圖像。習題141、已知硅光電二極管2DU2的靈敏度S=0.55卩A卩W，結(jié)間漏置電導iG=0.02uS，轉(zhuǎn)折點電壓Um=13V，入射光功率從.=15uW變到=35MminmaxW，供電偏電壓為Ub=55V。b求：（1）取得最大線性輸出電壓下最佳負載Rl輸出電壓AU。輸出電流AI。解：0GU=GU+S000imax小GU+S小G=0imax=G+0U0又0GU=U-UG00b0LSimaxU0=0.02+0.55X3513«15卩

30、S:GLGU=00=tu-U)b01.5X13«0.464卩S55-13:R=丄»216MQlGL(2) 0GU-U)=GU+SLb(maxmax、/min、U=<GU一S/AG+G)«35.7VmaxLbimin*L:.AU=U一U=22.7Vmax0(3) AI=I一I=GAU=0464x227»105rAmaxminL2、已知硅光電池2CR32的受光面積為5X10mm2,在室溫30°C，人射光照度為1000W/m2的條件下,UOC=0.55V,ISC=12X10-3A。求能在200700W/m2OCSC照度范圍內(nèi)，求：(1)取得最大

31、線性輸出電壓下最佳負載rl輸出電壓AU。輸出電流AI。解：0E=1000Wm2時I=12x10-3AU=055V1SCoc:.S=sc=12x10-6Am2W1Ef=07x0.54=12x10-6x700=450E=700Wm2時的U'=U+Uln=054VmaxOCOCTE07U'07U'(1)從經(jīng)驗公式可知R=oc=上鑒mISEPiMAX(2)AU=RAI=RS(E一E)=45x12x10-6x500=027VMPMimaxmin(3) AI=0.006A=6mAR45M3、光敏電阻R與RL=20kQ的負載電阻串聯(lián)后接于Ub=12V的直流電源上,Lb無光照時負載上的

32、輸出電壓為U1=20mV,有光照時負載上的輸出電壓為U2=2V,求光敏電阻的暗電阻和亮電阻值若光敏電阻的光電導靈敏度S=6X10-6S/lx，求光敏電阻所受的照度。g解：光敏電阻的暗電阻和亮電阻值的計算R0U=ULR+RbL:.R=UbR一RULLL暗態(tài)時U=12VR=20KQU=20mVbLLU:.R=fR一R=L1980KQ=1198MQ暗ULLL亮態(tài)時U=12VR=20KQU=2VbLLU:R=RR±L00KQ亮ULLL 光敏電阻所受的照度0R=11980KQR=100KQ暗亮:G=«008pS暗R暗:G=GG=992pS光亮暗又0S=G光=6X10-6SlxG992

33、x10-6S:E=光:-«1.65lxSg6x10-6Slx4、已知CdS光敏電阻的最大功耗為40mW洸電導靈敏度Sg=0.5X10-6S/lx暗電導g°=0,若給其加偏置電壓20V,此時入射到光敏電阻上的極限照度為多少？解：負載電阻為0時,光敏電阻流過的電流為最大。0g=0p=40mWU=20V0max_PmaxPmaxU40x10-320=2x10-3（A）=2mA:.R=-=_22=10X103Q=10KQPminI2x10-3Pmax:G=10-4S=0.1mSPmaxRPmin又0SPgEmax:EmaxGPmaxS習題15設(shè)計一套測量材料透過率的光電測試自動裝置，要求消除光源的不穩(wěn)定性因素的影響。繪出工作原理圖。繪出原理框圖。說明工作原理。答：工作原理圖原理框圖說明工作原理： 在裝上被測樣品4之前，光屏處于最大吸收位置，并使二通道的輸出光通量相等，處于平衡狀態(tài)。 當插