光探復(fù)習(xí)方向

12親愛的孩紙們：

大家好！在這充滿希望的季節(jié)，我們迎來了考試周！！也同時迎來了班級考前交流會！希望大家對于不好的地方提出自己的意見！

吳勇11月21日3光電探測器的物理基礎(chǔ)

41.光電效應(yīng)和熱電效應(yīng)各種效應(yīng)的定義.原理和特點各種效應(yīng)的比較典型的代表器件（包括各種公式）重點掌握：5內(nèi)光電效應(yīng)：不發(fā)射電子被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。外光電效應(yīng)：發(fā)射電子被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面，形成真空中的電子的現(xiàn)象（1）光電效應(yīng)（定義）光子直接與物質(zhì)中的電子作用，引起電子運動狀態(tài)的改變，從而使物體的電學(xué)性質(zhì)改變。特點：光子與材料中的電子直接作用，使電子的能態(tài)發(fā)生改變，光譜響應(yīng)有選擇性。61）光電導(dǎo)效應(yīng)

本征光電導(dǎo)效應(yīng)非本征（雜質(zhì)）光電導(dǎo)效應(yīng)2）光生伏特效應(yīng)

擴散和漂移3）光子牽引效應(yīng)

4）光磁電效應(yīng)

內(nèi)光電效應(yīng)：公式咯7電阻溫度效應(yīng)溫差電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)

（2）熱電效應(yīng)入射光與材料的晶格相互作用，晶格吸收光能而增加振動能量，引起材料的溫度上升，從而使材料電學(xué)參量發(fā)生變化。特點：光譜范圍寬、無選擇性8(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(PMT-PhotoMultiplierTube)(PC-Photoconductive)(PV-PhotoVoltaic)(SBD－SchottkyBarrierPhotoDiode)(PEM-photoelectromagnetic)(photondrageffective)(Bolometer)PositiveTemperatureCoefficient(seebeckeffect)Pyroelectricsensor(MCP-MicrochannelPlates)(Dynode)(APD－AvalanchePhotoDiode)thermocouples&thermopileNegativeTemperatureCoefficientSolarcell（photocell）PhotoDiodephotoconductor(imageintensifiers)9（1）輻射度量和光度量的對照表2.掌握和應(yīng)用輻射度量（光度量）單位及相互換算最基本的物理量和公式不得不記哈，親！10Km＝683lm/W，亦稱光功當(dāng)量（2）光譜效率函數(shù)V（）、光譜光視效能Km的定義及應(yīng)用還有一個是1725暗環(huán)境！！將光通量和幅通量結(jié)合在一起的一個橋梁式子。113.黑體輻射定律（1）普朗克定律：黑體光譜輻射出射度Meb（λ，T

）是黑體溫度T和波長λ的函數(shù)Meb(λ,T)12(2)

斯忒藩-波爾茲曼輻射定律(3)維恩位移定律（對普朗克公式求導(dǎo)得到的）(μm)W·cm-2.μm-1黑體輻射峰值13（1）有關(guān)響應(yīng)方面的性能參數(shù)

響應(yīng)率單色響應(yīng)率積分響應(yīng)率頻率響應(yīng)率響應(yīng)時間和上限頻率量子效率記住推導(dǎo)過程和公式電壓響應(yīng)率電流響應(yīng)率4.光電探測器的性能參數(shù)

14（2）有關(guān)噪聲方面的參數(shù)

噪聲種類信噪比（S／N）噪聲等效功率(NEP)探測率D與比探測率D*NEP（500，400，1）黑體D*(T，f，1)單色Dλ*(λ，f，1)15第三章光電探測器

161光電子發(fā)射探測器（1）掌握光電倍增管組成及工作原理（2）掌握光電倍增管外部電路的設(shè)計及使用（3）掌握光電發(fā)射器件的特點：使用波段、內(nèi)增益（與什么有關(guān)）、靈敏度高（用什么表示）、低噪聲、高電壓（正負(fù)電壓怎么使用以及使用特點）、適用微弱信號檢測等172PC器件

（1）器件工作原理：內(nèi)增益特性、靈敏度表示（2）三種偏置電路特點（哪三種）恒流恒壓匹配三種偏置電路（3）工作條件（偏壓、無極性）（4）工作波段、響應(yīng)頻率相關(guān)式子的理解和推導(dǎo)183PV器件

（1）結(jié)合第二章的pn結(jié)工作原理，掌握PV器件的伏安工作曲線及對應(yīng)的工作狀態(tài)（零偏、自偏.反偏）（2）PN、PIN、APD管的工作原理、結(jié)構(gòu)和特點，掌握其在增益和頻率響應(yīng)方面的比較。（3）光電池的工作原理、與普通光電二極管的比較（4）光電三極管的工作原理，與光電二極管的比較

光電轉(zhuǎn)換電流放大（5）PV器件相比PC器件的特點（電路工作條件、靈敏度、頻率響應(yīng)等方面）

194熱電探測器

（重點咯）（1）掌握三種熱電效應(yīng)所代表的器件工作原理、結(jié)構(gòu)（2）掌握器件特點熱電偶：開路電壓和溫度的關(guān)系、頻率特性測輻射熱計：金屬和半導(dǎo)體；波長特性、頻率特性C。熱釋電器件：掌握只能測交變信號的原因恒定信號為零205成像器件

（1）CCD注入、存儲、轉(zhuǎn)移、輸出的原理。線陣CCD工作原理及波形圖（單溝道或雙溝道）。（2）CMOS工作原理。與CCD的比較。單雙溝道很有可能會畫圖建議自己一定要學(xué)會記住216探測器性能比較單元光電探測器的性能及應(yīng)用比較光譜響應(yīng)范圍頻率特性外加偏壓（很重要）探測率22第四章光電信號處理23一、光電探測器的偏置重點掌握三種伏安曲線類型的相對應(yīng)的器件的偏置計算可變電阻型：三種偏置類型的特點和比較恒流偏置匹配偏置恒壓偏置恒流型（飽和型）光生電勢型掌握交、直流計算方法計算肯定會考的，就是下面的幾種類型24二、光電探測器的放大電路（1）放大器的En－In噪聲模型（2）放大器的噪聲系數(shù)F（各種表達(dá)式）（3）最佳源電阻（噪聲匹配）及匹配方法（4）多級放大器的噪聲系數(shù)及設(shè)計考慮（5）低噪聲前放的選用25三、微弱信號檢測（1）掌握以相關(guān)器為核心的鎖定放大器的工作原理、結(jié)構(gòu)和輸出特性鎖定放大器的抑噪機理b）相關(guān)器的工作原理（不同諧波、不同波形）（2）同步積分器的原理（3）取樣積分器的原理簡單計算，填空比如抑制偶次諧波261.調(diào)制的基本概念

廣義（一次）調(diào)制和二次調(diào)制（做到定義了解和一些簡單的事例的熟悉即可）2.相干探測原理（與普通外差區(qū)別，波前匹配工作條件），與直接探測比較4.典型應(yīng)用：利用光的特性參數(shù)（光強、頻率、相位、振幅）來進行測量的實例。最后的設(shè)計題可能與這個相關(guān)27簡單類型在距離標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈2m遠(yuǎn)處放置一個照度計頭，已知探頭的光敏面積為0.5cm2，若照度計測得的最大照度為100(lx)，試求標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈在該方向的發(fā)光強度為多少？所發(fā)出的全空間光通量為多少？28還是簡單類型！若被探測物體的溫度為1000K，則所用探測器的最佳波長為？已知某種光電器件的本征吸收長波限為1.4μm，則該材料的禁帶寬度為？29光電探測器性能參數(shù)包括哪些方面。列舉5條。比較光伏器件反偏和零偏的工作方式。寫出比探測率D*的表達(dá)式并說明其物理含義。它和靈敏度有何關(guān)系？光電倍增管的主要結(jié)構(gòu)和工作原理。30提高一點列舉所學(xué)過的具有增益性能的光電探測器并比較其特點（至少列舉2個比較點以示區(qū)別）。光源波長范圍是3～5μm，調(diào)制頻率為500kHz，功率為皮瓦量級，請列出可選擇的探測器種類并說明原因。請將學(xué)過的光電探測器按偏壓類型分類，注明偏壓形式。31濾波類型簡述光電效應(yīng)和熱電效應(yīng)的定義和分類，列舉主要的代表器件，并比較兩種效應(yīng)的主要異同點。比較CCD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器的特點（列出至少5個比較點）。畫出128像素兩相雙溝道線陣CCD的輸出波形。（含5個時序脈沖：轉(zhuǎn)移柵脈沖、兩相脈沖、復(fù)位脈沖、輸出信號脈沖，注意關(guān)鍵時序點）32若鎖定放大器參考信號正弦波頻率為1kHz，幅值為1V，積分電路的R0=1MΩ，R1=100kΩ，設(shè)輸入信號與參考信號相位差為φ，并設(shè)t>>T0，求：（1）當(dāng)輸入信號為f=1kHZ的正弦波，振幅VmA=1V，φ=180°，求輸出V0=？（2）輸入信號為f=2kHZ的正弦波，有效值1V，φ=0°，求輸出V0=？（3）輸入信號為f=0.2kHZ的方波，峰值為1V，φ=0°，求輸出V0=？33積分器比較Boxcar積分器的定點和掃描工作方式的區(qū)別，比較同步積分器和Boxcar積分器的區(qū)別。畫出鎖相放大器的工作原理框圖，簡述其工作原理，比較不同頻率下正弦波輸入和方波輸入時對應(yīng)的輸出（假定參考為方波）。一次調(diào)制和二次調(diào)制的主要區(qū)別34用2DU測緩變輻射通量（靜態(tài)）。已知2DU的電流靈敏度，在測光范圍中最大輻射通量100μW,伏安特性曲線的拐點電壓VM=10V，若電源電壓Vb=15V。要求負(fù)載線建立在線性區(qū)內(nèi)。求：（1）保證輸出電壓最大時的Rbmax=? （2）輻射通量緩慢變化10μW時，輸出電壓的變化量.

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你需要記住怎么去處理這方面的問題響應(yīng)率等等的計算36解：依題畫出如下簡圖

(1).為保證2DU工作于線性區(qū)且Rb最大，過拐點作負(fù)載線，則:(2).輸出電壓:37光生電勢型探測器的偏置和設(shè)計最大功率計算

負(fù)載電阻與直流電阻的關(guān)系要求掌握響應(yīng)率的基本關(guān)系式38由伏安曲線，對于給定的Φ0，只要選定RL，工作點Q就能由負(fù)載線與光電池相應(yīng)伏安曲線的交點決定。該點的IQ和VQ即為RL上的輸出值。相對Φ0的光通量增量±ΔΦ將形成對應(yīng)的電流變化±ΔI和±ΔV。

負(fù)載線39圖解法計算臨界電阻RLS

由給定的Φmax，取與伏安特性曲線交于S點，得到臨界負(fù)載RLS,即臨界電阻RLS上的Vs為Φmax對應(yīng)的輸出電壓變化為：IP40

電流放大：要求RL與后級放大器的輸入阻抗盡量小，使負(fù)載線靠近電流軸以得到最大的電流輸出。輸出電流變?yōu)镮SC和Φ有良好的線性關(guān)系

電壓放大：在保持良好線性情況下，有最大的電壓輸出，負(fù)載線可接近臨界負(fù)載線，則輸出電壓為:

41光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx時，為保證線性輸出所需最佳負(fù)載電阻值和輸出電壓變化量。

注意在最大幅通量的時候處理42例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx時，為保證線性輸出所需最佳負(fù)載電阻值和輸出電壓變化量。

解：（1）計算200lx下的開路電壓

（2）計算線性區(qū)域內(nèi)光電池的電流響