版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、光電技術(shù)綜合習(xí)題解答,一、單項選擇題, 在光電倍增管中,產(chǎn)生光電效應(yīng)的是( )。 A陰極B陽極 C二次發(fā)射極 D光窗 光電二極管的工作條件是( )。 A加熱 B加正向偏壓 C加反向偏壓D 零偏壓,光電技術(shù)綜合習(xí)題解答,一、單項選擇題, 在光電倍增管中,產(chǎn)生光電效應(yīng)的是(A)。 A陰極B陽極 C二次發(fā)射極 D光窗 光電二極管的工作條件是(C)。 A加熱 B加正向偏壓 C加反向偏壓D 零偏壓, 輻射通量,光通量,發(fā)光強度,光照度的單位分別為( )。 (A)瓦特,流明,坎德拉,勒克司 (B)瓦特,坎德拉,勒克司,流明 (C)流明,瓦特,瓦特每球面度,瓦特每平方米 (D)流明,瓦特,勒克司,坎德拉 在
2、入射光輻射下,半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象屬于( )。 (A)外光電效應(yīng) (B)光熱效應(yīng) (C)光電導(dǎo)效應(yīng) (D)光生伏特效應(yīng), 輻射通量,光通量,發(fā)光強度,光照度的單位分別為(A)。 (A)瓦特,流明,坎德拉,勒克司 (B)瓦特,坎德拉,勒克司,流明 (C)流明,瓦特,瓦特每球面度,瓦特每平方米 (D)流明,瓦特,勒克司,坎德拉 在入射光輻射下,半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象屬于( C )。 (A)外光電效應(yīng) (B)光熱效應(yīng) (C)光電導(dǎo)效應(yīng) (D)光生伏特效應(yīng),二 填空題 1 描述光電探測器光電轉(zhuǎn)化能力的是 量子效率 。 2 任何物質(zhì),只要溫度高于絕對零度,都具有發(fā)射輻射的能力。 3 氦氖激光器以
3、直流 電源驅(qū)動。 4 發(fā)光二極管是 注入式電致發(fā)光器件 器件。 7 光伏器件有光伏工作模式和光導(dǎo)工作模式兩種工作模式。,三 簡答題,1、 摻雜對半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響是什么? 答:半導(dǎo)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(dǎo)帶中去,要比電子直接從價帶躍遷到導(dǎo)帶容易得多。因此雖然只有少量雜質(zhì),卻會明顯地改變導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴數(shù)目,從而顯著地影響半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。,2、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(xué)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:
4、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(xué)系統(tǒng)聚焦入射到第一倍增極D1上,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。,3、半導(dǎo)體發(fā)光二極管的發(fā)光原理? 答:半導(dǎo)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(fù)合。而當(dāng)給PN結(jié)加以正向電壓時,溝區(qū)導(dǎo)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
5、結(jié)附近稍偏于P區(qū)一邊的地方,處于高能態(tài)的電子與空穴相遇時,便產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合。這種發(fā)光復(fù)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,,即,4、簡述注入式半導(dǎo)體激光器的發(fā)光過程。 答:注入式半導(dǎo)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(dǎo)帶對于價帶的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。這時,導(dǎo)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,往返于半導(dǎo)體之間。通過這種光子的誘導(dǎo),即可使導(dǎo)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(dǎo)導(dǎo)帶中的其它電子產(chǎn)生受激輻射
6、。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(dǎo)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(dǎo)體激光器的發(fā)光過程。,9、簡述光電耦合器件的電流傳輸比與晶體管的電流放大倍數(shù)的區(qū)別? 答:晶體管的集電極電流遠遠大于基極電流,即大; 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(fù)合而成為光復(fù)和電流,可用IF表示, 為光激發(fā)效率(它是發(fā)光二極管的發(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IF大于IC。即光電耦合器件在不加復(fù)合放大三極管時, 小于1。,1、在距離標
7、準鎢絲燈2m遠處放置一個照度計探頭,已知探頭的光敏面積為0.5 cm2,若照度計測得的最大照度為100(lx),試求,1、 標準鎢絲燈在該方向的發(fā)光強度為多少? 2、鎢絲燈所發(fā)出總的光通量為多少?,解:首先計算光電探頭對標準鎢絲燈所張的立體角 再計算光電探頭所接收的光通量 v=EvS=1000.5 cm2=5.010-3(lm) 因而可以計算出燈在該方向上的發(fā)光強度Iv Iv=v/=5.010-3/1.2510-5=400(cd),標準鎢絲燈在整個球面空間各向同性發(fā)光,因此,燈所發(fā)出的光通量為,2、某輸出功率為6mW的氦氖激光器,發(fā)出波長為0.6328m的光束,均勻地投射到0.8cm2的白色屏
8、幕上。已知屏幕的反射系數(shù)為0.96,設(shè)光速C= 3108m/s,普朗克常數(shù) h = 6.62610-34js ,氦氖激光的視見函數(shù)V(6328) = 0.268,,試求:(1)幕的光照度為多少lx? (2)幕的反射出射度為多少lx? (3)幕每秒鐘接收多少個光子?,解:先將氦氖激光器輸出單色輻射的輻射功率轉(zhuǎn)換為光通量v v=KmV()e=6830.268610-3=1.098(lm) 白色屏幕上的光照度應(yīng)為 Ev=v/S=1.098/0.810-4=1.37104 (lx) 幕的反射光照度為 Evr=r Ev=0.961.37104 =1.32104 (lx) 幕每秒鐘接收的光子為,(個/秒)
9、,3 、在如圖所示的恒流偏置電路中,已知Re=3.3k,UW=4V,Ubb=12V;光敏電阻為RP,當(dāng)光照度為30lx時輸出電壓為6V,80 lx時為9V。(設(shè)該光敏電阻在30到100lx之間的值不變),光敏電阻,試求: 輸出電壓為8V時的照度為多少lx ? 解:首先看穩(wěn)壓二極管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài),,穩(wěn)壓二極管工作在穩(wěn)壓區(qū);,再求流過恒流偏置的光敏電阻的電流Ip,Ip =Ie=(Uw Ube)/Re =1(mA),計算在不同照度下光敏電阻的阻值 光照度為30lx時, R1=(UbbUo1)/ Ip=6( k); 光照度為80lx時, R2=(Ubb Uo2)/ Ip=3( k); 光照度為E3
10、時, R3=(Ubb Uo3)/ Ip=4( k);,由于,且,光敏電阻在30到100lx之間的值不變,lgE3=( lg3- lg4)/0.7+lg80=1.7246 E3=53(lx),4、在如圖所示的恒壓偏置電路中,已知DW為2CW12型穩(wěn)壓二極管,其穩(wěn)定電壓值為6V,設(shè)Rb=1k,RC=510, 三極管的電流放大倍率不小于80,電源電壓Ubb=12V,當(dāng)CdS光敏電阻光敏面上的照度為150lx時恒壓偏置電路的輸出電壓為10V,照度為450lx時輸出電壓為8V,試計算:輸出電壓為9V時的照度(設(shè)光敏電阻在100500lx間的值不變)為多少lx? 照度到500lx時的輸出電壓為多少?,解
11、分析電路可知,流過穩(wěn)壓二極管的電流滿足2CW12的穩(wěn)定工作條件,三極管的基極被穩(wěn)定在6V。,設(shè)光照度為150lx時的輸出電流為I1,與光敏電阻的阻值R1,則,同樣,照度為300lx時流過光敏電阻的電流I2與電阻R2為,R2=680,由于光敏電阻在500到100lx間的值不變,因此該光敏電阻的值應(yīng)為,當(dāng)輸出電壓為9V時,設(shè)流過光敏電阻的電流為I3,阻值為R3,則,R3=900,代入值的計算公式便可以計算出輸出電壓為9V時的入射照度E3,E3=196(lx),由值的計算公式可以找到500lx時的阻值R4及 三極管的輸出電流I4為 R4=214,I4=24.7(mA) 而此時的輸出電壓UO為 UO=
12、UbbI4R4=6.7(V) 即,在500lx的照度下恒壓偏置電路的輸出電壓為6.7V。,光電子發(fā)射探測器,5、設(shè)入射到PMT上的最大光通量為v=1210-6lm左右,陽極電阻Ra=82k,當(dāng)采用GDB-235型倍增管為光電探測器,已知它的倍增級數(shù)為8級,陰極為SbCs材料,倍增極也為SbCs材料,SK=40A/lm,若要求入射光通量在610-6lm時的輸出電壓幅度不低于0.2V,試設(shè)計該PMT的變換電路。若供電電壓的穩(wěn)定度只能做到0.01%,試問該PMT變換電路輸出信號的穩(wěn)定度最高能達到多少?,解 (1) 首先計算供電電源的電壓 根據(jù)題目對輸出電壓幅度的要求和PMT的噪聲特性,陽極電流應(yīng)不小
13、于Iamin,因此,Iamin=UO/Ra=0.2V /82 k=2.439A 入射光通量為0.610-6lm時的陰極電流為 IK= SKv=4010-60.610-6=2410-6A 此時,PMT的增益G應(yīng)為,由于 ,N=8,因此,每一級的增益=4.227,另外,SbCs倍增極材料的增益與極間電壓UDD有, ,可以計算出=4.227時的極間電壓UDD,總電源電壓Ubb為,Ubb=(N+1.5)UDD=741V,設(shè)流過電阻鏈的電流為IRi,流過陽極電阻Ra的最大電流為 Iam=GSKvm=1.021054010-61210-6=48.96A 取IRi10 Iam,則 IRi=500A 因此,電
14、阻鏈的阻值Ri= UDD/ IRi=156k 取Ri=120 k,R1=1.5Ri=180 k。,(2) 計算偏置電路電阻鏈的阻值,(3) 輸出信號電壓的穩(wěn)定度最高為,6、光電倍增管GDB44F的陰極光照靈敏度為0.5A/lm,陽極靈敏度為50A/lm,要求長期使用時陽極允許電流限制在2A以內(nèi)。求(1)陰極面上允許的最大光通量。(2)當(dāng)陽極電阻為75K時,最大的輸出電壓。 (3)若已知該光電倍增管為12級的CsSb倍增極,其倍增系數(shù) ,計算它的供電電壓。 (4)當(dāng)要求輸出信號的穩(wěn)定度為1%時,求高壓電源電壓的穩(wěn)定度。,解 (1)陰極面上允許的最大光通量,(2)最大的輸出電壓,(3)供電電壓,C
15、sSb倍增極材料的增益與極間電壓UDD有,N=12,每一級的增益=4.642,總電源電壓Ucc為,Ucc=(N+1.5)UDD=1201.5V,(4) 輸出信號電壓的穩(wěn)定度最高為,光生伏特器件 7、已知某光電三極管的伏安特性曲線如圖3-42所示。當(dāng)入射光通量為正弦調(diào)制量v,=55 +40sint lm時,今要得到5V的輸出電壓,試設(shè)計該光電三極管的變換電路,并畫出輸入輸出的波形圖,分析輸入與輸出信號間的相位關(guān)系。,解 : 首先根據(jù)題目的要求,找到入射光通量的最大值與最小值 max=55+40=95 lm min=5540=15 lm 在特性曲線中畫出光通量的變化波形,補充必要的特性曲線。,再根
16、據(jù)題目對輸出信號電壓的要求,確定光電三極管集電極電壓的變化范圍,本題要求輸出5V,指的是有效值,集電極電壓變化范圍應(yīng)為雙峰值。即 Uce=2U14V 根據(jù)偏置電路可知,入射為最大時輸出電壓應(yīng)最小,但不能進入飽和區(qū)。為此,在特性曲線的“拐點”右側(cè)找一點“A”并做垂線交橫軸于“C”點,從“C” 向右量14V,找“D”點。由“D”做垂線交入射為最小的特性曲線與“B”。通過“A”、 “B”做直線,此線即為負載線。由負載線可以得到負載電阻RL和電源電壓Ubb。 顯然, “C”點電壓為3.7V , “D”點電壓為17.7V 。電源電壓Ubb 近似為19V,取標稱電壓20V。 電源電壓Ubb取標稱電壓20V后可以適當(dāng)?shù)匦拚撦d線。,8、在7-6圖所示的光電變換電路中,Ubb=12V,已知3DU2的電流靈敏度SI=0.15mA/lx,RL=51k,三極管9014的電流放大倍率=120;,(1)若要求該光電變換電路在照度變化為200 lx的范圍時,輸出電壓變化不小于2V,RC為1K,電阻RB應(yīng)怎么選
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2024年度竹地板設(shè)計與生產(chǎn)合作協(xié)議3篇
- 2024中草藥電商合作銷售合同范本3篇
- 2024年度新能源項目融資擔(dān)保合同專項協(xié)議3篇
- 2024年農(nóng)業(yè)觀光旅游項目土地租賃合作協(xié)議3篇
- 2024年單位二手房買賣合同糾紛調(diào)解服務(wù)協(xié)議3篇
- 2024年度企業(yè)研發(fā)中心技術(shù)指導(dǎo)合同3篇
- 2024年度農(nóng)業(yè)種子知識產(chǎn)權(quán)保護與許可使用合同3篇
- 2024年墻體涂裝施工合同指南3篇
- 2024宅基地使用權(quán)買賣合同范本(含土地流轉(zhuǎn)與經(jīng)營權(quán))3篇
- 2024年企業(yè)員工安全教育與培訓(xùn)責(zé)任協(xié)議集3篇
- 2024年度共享辦公空間租賃合同2篇
- 《血氣分析的臨床應(yīng)》課件
- 2024年01月11289中國當(dāng)代文學(xué)專題期末試題答案
- 2024年四級品酒師資格認證考試題庫(濃縮400題)
- 國家電投《新能源電站單位千瓦造價標準值(2024)》
- 電影攝影及特殊拍攝技術(shù)(上海電影藝術(shù)職業(yè)學(xué)院)知到智慧樹答案
- 山東省臨沂市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試政治試題 含答案
- 東北三省精準教學(xué)2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期12月聯(lián)考數(shù)學(xué)試卷
- 理論力學(xué)(浙江大學(xué))知到智慧樹章節(jié)答案
- 醫(yī)院廉潔購銷合同
- 2024年汽車修理工職業(yè)技能考試練習(xí)題(含答案)
評論
0/150
提交評論