光電子技術(shù)題庫

1、選擇題1.光通量的單位是（ B ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯2. 輻射通量e的單位是（:B）A 焦耳 (J)B 瓦特 (W)C 每球面度 （W/Sr）D坎德拉（cd）3.發(fā)光強度的單位是（ A ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯4.光照度的單位是（ D ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯激光器的構(gòu)成一般由（ A ）組成A.激勵能源、諧振腔和工作物質(zhì)B.固體激光器、液體激光器和氣體激光器C.半導體材料、金屬半導體材料和PN結(jié)材料 D.電子、載流子和光子硅光二極管在適當偏置時，其光電流與入射輻射通量有良好的線性關(guān)系，且 動態(tài)范圍較大。適當偏置是 （D）A 恒流 B 自偏置

2、C 零伏偏置 D 反向偏置7.2009年10月6日授予華人高錕諾貝爾物理學獎，提到光纖以Si02為材料的主要是由于（A）A.傳輸損耗低B.可實現(xiàn)任何光傳輸C.不出現(xiàn)瑞利散射D.A.傳輸損耗低下列哪個不屬于激光調(diào)制器的是（ D ）A.電光調(diào)制器B.A.電光調(diào)制器B.聲光調(diào)制器電光晶體的非線性電光效應(yīng)主要與（A.內(nèi)加電場B.激光波長激光調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)有（ C ）A.連續(xù)調(diào)制B.脈沖調(diào)制不屬于光電探測器的是（D ）A.光電導探測器B.光伏探測器CCD 攝像器件的信息是靠（BC.磁光調(diào)制器D.壓光調(diào)制器C ）有關(guān)C.晶體性質(zhì)D.晶體折射率變化量C.相位調(diào)制D.光伏調(diào)制C.光磁電探測器D.熱電探測元

3、件）存儲A.載流子B.電荷C.電子D.聲子13.LCD 顯示器，可以分為（ ABCD ）A.載流子B.電荷C.電子D.聲子13.LCD 顯示器，可以分為（ ABCD ）A. TN 型B. STN 型C. TFT 型D. DSTN 型14摻雜型探測器是由（D ）之間的電子-空穴對符合產(chǎn)生的，激勵過程是使半導體中的載流子從平衡狀態(tài)激發(fā)到非平衡狀態(tài)的激發(fā)態(tài)。A.禁帶B.分子C.粒子15.激光具有的優(yōu)點為相干性好、亮度咼及（B ）A 色性好 B 單色性好 C 吸收性強D 吸收性弱D.能帶16.紅外輻射的波長為（ D ）.A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nmD 77

4、0-1000 nm17.可見光的波長范圍為( C ).A 200 300nmB 300 380nm C 380 780nmD 780 1500nm一只白熾燈，假設(shè)各向發(fā)光均勻，懸掛在離地面1.5m的高處，用照度計測得正下方地面 的照度為301x，該燈的光通量為(A ).A .848lx B .212lxC .424lx D .106lx下列不屬于氣體放電光源的是( D ).A .汞燈B .氙燈C .鉈燈D .鹵鎢燈LCD 是(A )A.液晶顯示器B.光電二極管C.電荷耦合器件D.硅基液晶顯示器21.25mm的視像管，靶面的有效高度約為10mm,若可分辨的最多電視行數(shù)為400，則相當 于(A )

5、線對/mm.A.16B.25C.20D.18光電轉(zhuǎn)換定律中的光電流與 ( B ) .A溫度成正比B光功率成正比C暗電流成正比D光子的能量成正比發(fā)生拉曼納斯衍射必須滿足的條件是( A )A超聲波頻率低，光波平行聲波面入射，聲光作用長度短B超聲波頻率高，光波平行聲波面入射，聲光作用長度短C超聲波頻率低，光波平行聲波面入射，聲光作用長度長D 超聲波頻率低，光束與聲波面間以一定角度入射，聲光作用長度短光束調(diào)制中，下面不屬于外調(diào)制的是 ( C )A聲光調(diào)制B電光波導調(diào)制C半導體光源調(diào)制 D電光強度調(diào)制激光具有的優(yōu)點為相干性好、亮度高及 (B )A 多 色性好 B 單色性好 C 吸收性強 D 吸收性弱能發(fā)

6、生光電導效應(yīng)的半導體是 ( C )A本征型和激子型B本征型和晶格型C本征型和雜質(zhì)型 D本征型和自由載流子型電荷耦合器件分 ( A )A線陣CCD和面陣CCDB線陣CCD和點陣CCDC面陣CCD和體陣CCDD體陣CCD和點陣CCD電荷耦合器件的工作過程主要是信號的產(chǎn)生、存儲、傳輸和( C )A計算B顯示C檢測D輸出光電探測器的性能參數(shù)不包括(D)A光譜特性 B光照特性 C光電特性 D P-I特性光敏電阻與其他半導體電器件相比不具有的特點是(B)A.光譜響應(yīng)范圍廣B.閾值電流低C.工作電流大D.靈敏度高關(guān)于LD與LED下列敘述正確的是(C)A. LD 和 LED 都有閾值電流 B .LD 調(diào)制頻率

7、遠低于 LED C. LD 發(fā)光基于自發(fā)輻射 D .LED 可發(fā)出相干光32光敏電阻的光電特性由光電轉(zhuǎn)換因子描述，在強輻射作用下(A )A. Y =0.5B.Y =1C. Y =1.5D. Y =233.硅光二極管主要適用于DA 紫外光及紅外光譜區(qū)B 可見光及紫外光譜區(qū) C 可見光區(qū)D 可見光及紅外光譜區(qū)34硅光二極管主要適用于DA 紫外光及紅外光譜區(qū)B 可見光及紫外光譜區(qū) C 可見光區(qū)D 可見 光及紅外光譜區(qū)光視效能K為最大值時的波長是（A ）A555nmB.666nmC777nmD.888nm對于P型半導體來說，以下說法正確的是（D）A 電子為多子 B 空穴為少子C 能帶圖中施主能級靠近于

8、導帶底 D 能帶圖中受主能級靠近于價帶頂下列光電器件，哪種器件正常工作時需加100-200V的高反壓（C）A Si光電二極管B PIN光電二極管C雪崩光電二極管D光電三極管對于光敏電阻，下列說法不正確的是： （D）A 弱光照下，光電流與照度之間具有良好的線性關(guān)系B 光敏面作成蛇形，有利于提高靈敏度C 光敏電阻具有前歷效應(yīng)D 光敏電阻光譜特性的峰值波長，低溫時向短波方向移動在直接探測系統(tǒng)中， （B）A 探測器能響應(yīng)光波的波動性質(zhì)， 輸出的電信號間接表征光波的振幅、頻 率和相位B 探測器只響應(yīng)入射其上的平均光功率C 具有空間濾波能力D 具有光譜濾波能力對于激光二極管（LD）和發(fā)光二極管（LED）來

9、說，下列說法正確的是（D）A LD只能連續(xù)發(fā)光B LED的單色性比LD要好C LD 內(nèi)部可沒有諧振腔 D LED 輻射光的波長決定于材料的禁帶寬對于N型半導體來說，以下說法正確的是（A）A 費米能級靠近導帶底 B 空穴為多子C 電子為少子 D 費米能級靠近靠近于價帶頂依據(jù)光電器件伏安特性， 下列哪些器件不能視為恒流源: （D）A 光電二極管 B 光電三極管C 光電倍增管 D 光電池硅光二極管在適當偏置時，其光電流與入射輻射通量有良好的線性關(guān)系，且 動態(tài)范圍較大。適當偏置是 （ D）A 恒流 B 自偏置 C 零伏偏置 D 反向偏置有關(guān)熱電探測器，下面的說法哪項是不正確的（C）A 光譜響應(yīng)范圍從紫

10、外到紅外幾乎都有相同的響應(yīng)B 響應(yīng)時間為毫秒級C 器件吸收光子的能量， 使其中的非傳導電子變?yōu)閭鲗щ娮覦 各種波長的輻射對于器件的響應(yīng)都有貢獻為了提高測輻射熱計的電壓響應(yīng)率，下列方法中不正確的是 （D）A 將輻射熱計制冷 B 使靈敏面表面黑化C將輻射熱計封裝在一個真空的外殼里D采用較粗的信號導線光譜光視效率V（505nm）=0.40730,波長為505nm、1mW的輻射光，其光通量 為A 683lm B 0.683lm C 278.2 lm D 0.2782 lm（D）下列探測器的光電響應(yīng)時間，由少數(shù)載流子的壽命決定： （A）A 線性光電導探測器 B 光電二極管C 光電倍增管 D 熱電偶和熱電

11、堆給光電探測器加合適的偏置電路，下列說法不正確的是 （A ）A 可以擴大探測器光譜響應(yīng)范圍 B 可以提高探測器靈敏度C 可以降低探測器噪聲 D 可以提高探測器響應(yīng)速度下列光源中哪一種光源，可作為光電探測器在可見光區(qū)的積分靈敏度測量標 準光源： （C）A 氘燈 B 低壓汞燈C 色溫 2856K 的白熾燈 D 色溫 500K 的黑體輻射器50. 克爾效應(yīng)屬于 （A）A 電光效應(yīng) B 磁光效應(yīng)C 聲光效應(yīng) D 以上都不是海水可以視為灰體。300K的海水與同溫度的黑體比較（A）A 峰值輻射波長相同 B 發(fā)射率相同C 發(fā)射率隨波長變化 D 都不能確定下列探測器最適合于作為光度量測量的探測器 （C）A 熱

12、電偶 B 紅外光電二極管C 2CR113 藍硅光電池 D 雜質(zhì)光電導探測器第一章填空以黑體作為標準光源，其他熱輻射光源發(fā)射光的顏色如果與黑體在某一溫度下的輻射光的 顏色相同，則黑體的這一溫度稱為該熱輻射光源的色溫。2低壓鈉燈的單色性較妊，常用作單色光源。3激光器一般是由工作物質(zhì)、諧振腔和泵浦源組成的。氣體激光器的工作物質(zhì)是氣體或金屬蒸汽。半導體激光器亦稱激光二極管。光纖激光器的工作物質(zhì)主要是稀土參雜的光纖。切能產(chǎn)生光輻射的輻射源稱為光源。單位時間內(nèi)通過某截面的所有波長的總電磁輻射能又稱輻射功率，單位W。9以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的能量，單位為J。10按入眼的感覺強度進行度量的輻射能大小稱為

13、光能。單位時間內(nèi)通過某截面的所有光波長的光能成為光通量。12發(fā)光強度單位為坎德拉。光照度單位lx。熱輻射光源是使發(fā)光物體升溫到足夠高而發(fā)光的光源。LD的發(fā)光光譜主要是由激光器的縱模決定。16半導體激光器的重要特點就是它具有直接調(diào)制的能力，從而使它在光通信中得到了廣泛 的應(yīng)用。三簡答可見光的波長、頻率和光子的能量范圍分別是多少？波長：380780nm 400760nm頻率： 385T790THz 400T750THz能量： 1.63.2eV發(fā)光二極管的優(yōu)點？效率高、光色純、能耗小、壽命長、可靠耐用、應(yīng)用靈活、綠色環(huán)保。氣體放電光源的特點？ 效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、輻射光譜可選擇半導體激光器特點

14、？ 體積小、重量輕、易調(diào)制、功效低、波長覆蓋廣、能量轉(zhuǎn)換效率高。光體放點的發(fā)光機制？ 氣體在電場作用下激勵出電子和離子，成為導電體。離子向陰極、電子向陽極運 動 ，從電場中得到能量，它們與氣體原子或分子碰撞時會激勵出新的電子離子， 也會使氣體原子受激，內(nèi)層電子躍遷到高能級。受激電子返回基態(tài)時，就輻射出 光子來。激光的特點？ 激光的高亮度、高方向性、高單色性和高度時間空間相干性是前述一般光源所望 塵莫及的，它為光電子技術(shù)提供了極好的光源。量子井LD的特性？閾值電流很低、譜線寬度窄，改善了頻率Chirp、調(diào)制速率高、溫度特性好超高亮度彩色LED的應(yīng)用？LED顯示屏、交通信號燈、景觀照明、手機應(yīng)用、

15、LED顯示屏的背光源。激光測距的優(yōu)點？（1）測距精度高（2）體積小、重量輕（3）分辨率高、抗干擾能力強激光雷達的優(yōu)點？（1）激光高度的方向性，使光束發(fā)散角很小、分辨能力大大提高。（2）抗干擾能力強（3）體積小質(zhì)量輕簡要描述一下黑體光譜輻射出射度與波長和溫度的關(guān)系？（1）對應(yīng)任一溫度單色輻射出射度隨波長連續(xù)變化，且只有一個峰值，對應(yīng)不 同溫度的曲線不相交。（2）單色輻射出射度和輻射出射度均隨溫度升高而增大。（3）單色輻射出射度和峰值隨溫度升高而短波方向移動。 四；計算一只白熾燈，假設(shè)各向發(fā)光均勻，懸掛在離地面 1.5m 的高處，用照度計測得 正下方地面的照度為301x，求出該燈的光通量。O=L*

16、4 n R2=30*4*3.14*1.5人2=848.231x第二章1、光輻射的調(diào)制使用數(shù)字或模擬信號改變光波波形的_幅度、頻率或相位 的過程。2、光輻射的調(diào)制有機械調(diào)制、電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制。3、加載信號是在激光震蕩過程中進行的，以調(diào)制信號改變激光震蕩參數(shù)，從而改變激光器輸出特性實現(xiàn)的調(diào)制叫內(nèi)調(diào)制。4、外調(diào)制是激光形成以后，在光路中放置調(diào)制器用調(diào)制信號改變調(diào)制器的收 放性能，當激光用過調(diào)制器，是某參量受到調(diào)制。5、光束掃描技術(shù)包括機械掃描、電光掃描、電光數(shù)字式掃描、聲光掃描。6、什么是光輻射的調(diào)制？有哪些調(diào)制的方法？它們有什么特點和應(yīng)用？ 光輻射的調(diào)制是用數(shù)字或模擬信號改變光波波形的

17、幅度、頻率或相位的過程。光輻射的調(diào)制方法有內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制。 內(nèi)調(diào)制：直接調(diào)制技術(shù)具有簡單、經(jīng)濟、容易實現(xiàn)等優(yōu)點。但存在波長（頻 率）的抖動。LD、LED 外調(diào)制：調(diào)制系統(tǒng)比較復(fù)雜、消光比高、插損較大、驅(qū)動電壓較高、難以與 光源集成、偏振敏感、損耗大、而且造價也高。但譜線寬度窄。機械調(diào)制、電光 調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制7、說明利用法拉第電磁旋光效應(yīng)進行磁光強度調(diào)制的原理。 磁場使晶體產(chǎn)生光各向異性，稱為磁光效應(yīng)。法拉第效應(yīng)：光波通過磁光介質(zhì)、平行于磁場方向傳播時，線偏振光的偏振 面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。電路磁場方向在YIG棒軸向，控制高頻線圈電流，改變軸向信號磁場強度，就可控制光的振動面的旋轉(zhuǎn)角，使通

18、過的光振幅隨角的變化而變化，從而實現(xiàn)光 強調(diào)制。什么是內(nèi)調(diào)制？ 加載信號是在激光振蕩過程中進行的，以調(diào)制的信號改變激光振蕩參數(shù)從而改變 激光器輸出德行實現(xiàn)調(diào)制。什么是外調(diào)制？ 激光形成以后，在光路放置調(diào)制器，用調(diào)制信號改變調(diào)制器的物理性能，當激光 通過外調(diào)制器將使某參量受到調(diào)制。9.半導體光源編碼的優(yōu)點？（1）因為數(shù)字光信號在信道上傳輸，引進的噪聲和失真，可采用間接中繼器的 方法去掉，故抗干擾能力強。（2）對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的線性要求不高可充分利用光源的發(fā)光功率。（3）數(shù)字光通信設(shè)備便于和脈沖編碼電話中斷、脈沖編碼彩電終端、計算機終 端相連接，從而組成即能傳輸電話，又能傳輸計算機數(shù)據(jù)的多媒體綜

19、合通信系統(tǒng) 第三章一、填空1光探測器的物理效應(yīng)主要是光熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。 光電效應(yīng)分為 光電導效應(yīng) 、 光伏效應(yīng) 、 光電，發(fā)射效應(yīng)。微光機電系統(tǒng)的特點，是功能系統(tǒng)的微型化、集成化、智能化。4光電池的基本特性有光照特性、伏安特性、光譜特性、頻率特性、溫度特性。光探測器是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕年P(guān)鍵器件。光電效應(yīng)分為 光電導效應(yīng)、光伏效應(yīng)、光申】發(fā)射效應(yīng)。光探測器的固有噪聲主要有：熱噪聲、1/f噪聲、溫度噪聲、產(chǎn)牛-復(fù)合噪聲、散粒噪聲。8光電三極管的基本特性有光照特性、伏安特性、溫度特性、頻率特性。9光熱探測器有熱敏電阻和熱釋電探測器。10.光電探測器有光電導器件、結(jié)型光電器件、光電發(fā)射器件二、簡

20、答1、什么是光電器件的光譜特性？答：光電器件對功率相同而波長不同的入射光的響應(yīng)不同，即產(chǎn)牛的光電流不同。光電流或 輸出電壓與入射光波長的關(guān)系稱為光譜特性。2、何謂“白噪聲”？何謂“1/f噪聲”？要降低電阻的熱噪聲應(yīng)采取什么措施？答：功率譜大小與頻率無關(guān)的噪聲，稱白噪聲。功率譜與f成反比，稱1/f噪聲。措施： 1.盡量選擇通帶寬度小的電阻2.盡量選擇電阻值小的電阻3.降低電阻周圍環(huán)境的 溫度3、應(yīng)怎樣理解熱釋電效應(yīng)？熱釋電探測器為什么只能探測調(diào)制輻射？答：熱電晶體的自發(fā)極化矢量隨溫度變化，從而使入射光可引起電容器電容改變的現(xiàn)象成為 熱釋電效應(yīng)。由于熱釋電信號正比于器件的溫升隨時間的變化率，因此它

21、只能探測調(diào)制輻射。4、光探測器的光熱效應(yīng)是什么？答：當光照射到理想的黑色吸收體上時，黑體將吸收所有波長的全部光能量，并轉(zhuǎn)換為為熱能，稱為光熱效應(yīng)。5、什么是光電導效應(yīng)？答：當半導體材料受光照時，由于對光子的吸收引起載流子濃度的變化，因而導致材料的電導率發(fā)牛變化，這種現(xiàn)象稱為光電導效應(yīng)。6、什么是光電發(fā)射效應(yīng)？答：某些金屬或半導體受到光照時，若入射的光子能量足夠大，則它與物質(zhì)中的電子相互 作用，致使電子逸出電子表面，這種現(xiàn)象稱為光電發(fā)射效應(yīng)。7、光探測器的性能參數(shù)有哪些？答：光電特性和光照特性、光譜特性、等效噪聲功率和探測率、響應(yīng)時間與頻率特性。8、光敏電阻的主要特性有哪些？答：光電特性、光譜特

22、性、頻率特性、伏安特性、溫度特性、前歷效應(yīng)、噪聲9、光敏電阻與其他半導體光器件相比，有哪些特點？答：光譜響應(yīng)范圍寬；工作電流大；所測光強范圍寬；靈敏度高；偏置電壓低，無極性之分10、熱電探測器與光電探測器相比較，在原理上有何區(qū)別？答：光電探測器的工作原理是將光輻射的作用視為所含光子與物質(zhì)內(nèi)部電子的直接作用，而 熱電探測器是在光輻射作用下，首先使接收物質(zhì)升溫，由于溫度的變化而造成接受物質(zhì)的電 學特性變化。光電探測器響應(yīng)較快，噪聲?。欢鵁犭娞綔y器的光譜響應(yīng)與波長無關(guān)，可以在 室溫下工作。11、為什么結(jié)型光電器件在正向偏置時沒有明顯的光電效應(yīng)？結(jié)型光電器件必須工作在哪 種偏置狀態(tài)?答：因為p-n結(jié)在

23、外加正向偏壓時，即使沒有光照，電流也隨著電壓指數(shù)級在增加，所以有 光照時，光電效應(yīng)不明顯。p-n結(jié)必須在反向偏壓的狀態(tài)下，有明顯的光電效應(yīng)產(chǎn)生，這是 因為 p-n 結(jié)在反偏電壓下產(chǎn)生的電流要飽和，所以光照增加時，得到的光生電流就會明顯增 加。12、什么是光電效應(yīng)和光熱效應(yīng)？答：當光電器件上的電壓一定時，光電流與入射于光電器件上的光通量的關(guān)系I=F()稱 為光電特性，光電流與光電器件上光照度的關(guān)系 I=F(L) 稱為光照特性。第四章4.1 簡述 PbO 視像管的基本結(jié)構(gòu)和工作過程。答：慕本結(jié)構(gòu)為光電耙和電子槍*基木功能：光電變換、光電信號存餚、 掃描輸出。（1）光電靶的側(cè)為光敏層由二層很薄的半導

24、體tJ料組成匸PbO靶具PIN光電:極管的結(jié)構(gòu)口可U完成內(nèi)光電效應(yīng)（2）工作時，光電二極管結(jié)構(gòu)處于反向偏壓狀態(tài)口圖像使得光電耙上各 點照度不冋、在光電二極管內(nèi)產(chǎn)主不同數(shù)迂的電子 空穴對。在反 向電場的作用下到達靶的兩側(cè)，便得耙打捋而上的電位丹向，形成 與圖像明暗對應(yīng)的正點位圖像，這就足圖像的存儲。（3）圖像信乃的知描輸山右電子槍發(fā)射擔描電了束*完成.像索（比電 二扱管結(jié)構(gòu)的光電流由P到兒 流過負裁，產(chǎn)生負扱性圖像電壓 信號信號閱讀人同吋擁描電子束便P層后描而降壬陰極電位 閹 像信號擦出人光學圖像投射到光電陰極上，產(chǎn)生相應(yīng)的光電子發(fā)射，在加速電場和聚焦線圈所產(chǎn)生的 磁場 共同作用下打到靶上，在靶

25、的掃描面形成與圖像對應(yīng)的電位分布最后，通過電子束掃 描把電位圖像讀出，形成視頻信號，4.2攝像器件的參量一一極限分辨率、調(diào)制傳遞函數(shù)和惰性是如何定義的？分辨率表示能夠分辨圖像中明暗細節(jié)的能力。極限分辨率和調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF） 極限分辨率：人眼能分辨的最細條數(shù)。用在圖像（光柵）范圍內(nèi)所能分辨的等寬度黑白 線條數(shù)表示。也用線對/mm表示。MTF：能客觀地表示器件對不同空間頻率目標的傳遞能力。A調(diào)制度皿maxminA）調(diào)制傳遞函數(shù)A調(diào)制度皿maxminA）調(diào)制傳遞函數(shù)MTF: MTF100%M.惰性：指輸出信號的變化相對于光照度的變化有一定的滯后。原因：靶面光電導張弛過程和 電容電荷釋放惰性。4.

26、3以雙列兩相表面溝道CCD為例，簡述CCD電荷產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移、輸出的基本原理。以表面溝道CCD為例，簡述CCD電荷存儲、轉(zhuǎn)移、輸出的基本原理。CCD的輸出信號有什么特點？答：構(gòu)成CCD的基本單元是MOS（金屬-氧化物-半導體）電容器。正如其它電容器一樣，MOS 電容器能夠存儲電荷。如果MOS結(jié)構(gòu)中的半導體是P型硅，當在金屬電極（稱為柵）上加一 個正的階梯電壓時（襯底接地），Si-Si02界面處的電勢（稱為表面勢或界面勢）發(fā)生相應(yīng) 變化，附近的P型硅中多數(shù)載流子一一空穴被排斥，形成所謂耗盡層，如果柵電壓VG超過 MOS晶體管的開啟電壓，則在Si-SiO2界面處形成深度耗盡狀態(tài)，由于電子在那里的

27、勢能較 低，我們可以形象化地說：半導體表面形成了電子的勢阱，可以用來存儲電子。當表面存在勢阱時，如果有信號電子（電荷）來到勢阱及其鄰近，它們便可以聚集在表面。隨著電子來 到勢阱中，表面勢將降低，耗盡層將減薄，我們把這個過程描述為電子逐漸填充勢阱。勢阱 中能夠容納多少個電子，取決于勢阱的“深淺”，即表面勢的大小，而表面勢又隨柵電壓變 化，柵電壓越大，勢阱越深。如果沒有外來的信號電荷。耗盡層及其鄰近區(qū)域在一定溫度下 產(chǎn)生的電子將逐漸填滿勢阱，這種熱產(chǎn)生的少數(shù)載流子電流叫作暗電流，以有別于光照下產(chǎn) 生的載流子。因此，電荷耦合器件必須工作在瞬態(tài)和深度耗盡狀態(tài)，才能存儲電荷。以典型的三相CCD為例說明C

28、CD電荷轉(zhuǎn)移的基本原理。三相CCD是由每三個柵為一組的間隔 緊密的MOS結(jié)構(gòu)組成的陣列。每相隔兩個柵的柵電極連接到同一驅(qū)動信號上，亦稱時鐘脈沖。 三相時鐘脈沖的波形如下圖所示。在tl時刻，1高電位，2、3低電位。此時1電 極下的表面勢最大，勢阱最深。假設(shè)此時已有信號電荷（電子）注入，貝y電荷就被存儲在 1電極下的勢阱中。t2時刻，1、2為高電位，3為低電位，則1、2下的兩個勢 阱的空阱深度相同，但因1下面存儲有電荷，貝1勢阱的實際深度比2電極下面的勢 阱淺，1下面的電荷將向2下轉(zhuǎn)移，直到兩個勢阱中具有同樣多的電荷。t3時刻，2 仍為高電位，3 仍為低電位，而1由高到低轉(zhuǎn)變。此時1下的勢阱逐漸變

29、淺，使1 下的剩余電荷繼續(xù)向2下的勢阱中轉(zhuǎn)移。t4時刻，2為高電位，1、3為低電位， 2下面的勢阱最深，信號電荷都被轉(zhuǎn)移到2下面的勢阱中，這與t1時刻的情況相似，但電 荷包向右移動了一個電極的位置。當經(jīng)過一個時鐘周期T后，電荷包將向右轉(zhuǎn)移三個電極位置，即一個柵周期（也稱一位）。因此，時鐘的周期變化，就可使CCD中的電荷包在電極下 被轉(zhuǎn)移到輸出端，其工作過程從效果上看類似于數(shù)字電路中的移位寄存器。A ttA tttt1 AA電荷輸出結(jié)構(gòu)有多種形式，如“電流輸出”結(jié)構(gòu)、“浮置擴散輸出”結(jié)構(gòu)及“浮置柵輸 出”結(jié)構(gòu)。其中“浮置擴散輸出”結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛,。輸出結(jié)構(gòu)包括輸出柵0G、浮置擴散區(qū) FD、復(fù)位柵

30、R、復(fù)位漏RD以及輸出場效應(yīng)管T等。所謂“浮置擴散”是指在P型硅襯底表 面用V族雜質(zhì)擴散形成小塊的n+區(qū)域，當擴散區(qū)不被偏置，即處于浮置狀態(tài)工作時，稱作浮置擴散區(qū)”。電荷包的輸出過程如下：VOG為一定值的正電壓，在0G電極下形成耗盡層，使3與FD之 間建立導電溝道。在3為高電位期間，電荷包存儲在3電極下面。隨后復(fù)位柵R加正復(fù) 位脈沖R,使FD區(qū)與RD區(qū)溝通，因VRD為正十幾伏的直流偏置電壓，則FD區(qū)的電荷被 RD區(qū)抽走。復(fù)位正脈沖過去后FD區(qū)與RD區(qū)呈夾斷狀態(tài)，F(xiàn)D區(qū)具有一定的浮置電位。之后， 3轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢唬?下面的電荷包通過0G下的溝道轉(zhuǎn)移到FD區(qū)。此時FD區(qū)（即A點） 的電位變化量為：A

31、V = QfdAC式中，QFD是信號電荷包的大小，C是與FD區(qū)有關(guān)的總電容（包括輸出管T的輸入電容、分 布電容等）。U：1t2t3U：1t2t3t5CCD輸出信號的特點是：信號電壓是在浮置電平基礎(chǔ)上的負電壓；每個電荷包的輸出占有一 定的時間長度T。在輸出信號中疊加有復(fù)位期間的高電平脈沖。據(jù)此特點，對CCD的輸出 信號進行處理時，較多地采用了取樣技術(shù)，以去除浮置電平、復(fù)位高脈沖及抑制噪聲。4.4 CCD驅(qū)動脈沖工作頻率的上、下限受哪些條件限制，應(yīng)該如何估算？因CXD工作在養(yǎng)犍志，竝工作靈序有下喂，屜夕子壽外 務(wù)J轉(zhuǎn)移所灣時呵站時鐘周期CCP) j&T,對于三 丄一丄,丄353r. g CCD電極喲一走隹康，電卷轉(zhuǎn)移鬻奠一走對冋，如之 2D存應(yīng)界面懸，故工作頻率疽上限，對于諭苗：晶轉(zhuǎn) 槽所需時赳J 附4+周期fCPJyfrT,對孑三相CCD驚 磯：T 1 TOC o 1-5 h z r, = 105，則乙 0.24kQ，認為光電池處于短路工作狀態(tài)。 fin輸出電壓U I -R R -S訕o sc ffo式中，S為光電池的靈敏度，0為輻照度，由（1）式可得o HYPERLINK l bookmark112 o Curre