光电传感复习整理

选择题复习重点1、辐射通量，光通量，发光强度，光照度等的单位分别是什么？P4答：辐射通量Φe：W；光通量Φv：lm；发光强度Iv：cd；光照度Ev：lx2、光源的分类有哪几种？P27图答：热辐射光源、气体放电光源、固体发光光源、激光器。（汞灯属于气体放电光源）3、描述点辐射源的辐射功率在不同方向上分布的物理量是什么？答：辐射强度4、光电二极管的工作条件是什么？P96、97答：硅光电二极管通常是用在反偏的光电导工作模式。5、热释电器件工作与居里温度的关系是什么？P175答：只有低于居里温度，材料才有自发极化性质。6、硅光电二极管分为2CU和2DU两种系列，各有什么特点？P96答：2CU是以N-Si为衬底，2DU是以P-Si为衬底，2DU型管还设了一个环极。7、光电探测器的噪声中，噪声有哪几种，如何分类？P22、23答：①光子噪声，包括信号辐射产生的噪声和背景辐射产生的噪声②探测器噪声，包括热噪声、散粒噪声、产生—复合噪声及1/f噪声等③信号放大及处理电路噪声8、结型光电器件的伏安特性曲线，各象限的工作状态以及对应的器件？P94、97、1029、CCD摄像器件如何实现信息的存储与传输的？P128答：CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。CCD的基本功能是信号电荷的产生、存储、传输和检测。10、液晶分子的排列有哪几种方式，以及各有什么特点？P184答：向列相液晶（丝状液晶）、近晶相液晶（层状液晶）、胆甾相液晶（螺旋状液晶）液晶分子的排列只是一维有序，即分子长轴方向上相互近似平行，分子运动比较自由，能上下、左右、前后滑动，对外界电、磁、温度、应力等都比较敏感。这种液晶属于向列相。液晶分子排列整齐，分子能在层内滑动，但不能在上下层之间移动。材料表现出粘度和表面张力都比较大，对外界电、磁、温度等的变化不敏感。这种液晶属于近晶相。11、超扭曲向列型液晶器件（STN-LCD）的概念以及特点是什么？P188答：超扭曲向列型液晶器件（STN-LCD），属于第三代液晶显示器件，液晶盒中的液晶分子从上到下扭曲的角度为180°～270°。填空题复习重点1、色温的概念是什么？P29答：辐射源发出光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。2、暗电流的概念是什么？P55答：光电倍增管在无辐射作用下的阳极输出电流称为暗电流。3、热释电效应的概念是什么？答：温度变化引起铁电体极化强度变化，导致其表面束缚电荷量发生变化的现象称为热释电效应。4、光伏器件有哪几种工作模式？P91答：光电导工作模式和光伏特工作模式。5、真空光电器件是基于什么效应而工作的？P123答：外光电效应6、液晶一般分为哪两大类？P183答：溶致液晶和热致液晶7、外光电效应的概念是什么？答：外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。8、硅光电池、PIN型光电二极管和雪崩光电二极管，时间常数有什么特点？P94、P109答：硅光电池、PIN型光电二极管和雪崩光电二极管，三者中时间常数最大的是硅光电池。9、前历效应概念是什么？P81答：前历效应，就是测试前光电导探测器所处的状态对光电导探测器特性的影响，大多数的光电导探测器在稳定的光照下，其阻值有明显的漂移现象，而且经过一段时间间隔后复测阻值还有变化，这种现象称为光电导探测器的前历效应。10、常见的红外探测器一般分为几类？P152答：热敏探测器和光子型探测器。11、P-N结型光电器件的偏置电路有哪几种？P104答：自偏置电路、反向偏置电路和零伏偏置电路。简答题复习重点1、辐射度量和光度量之间有哪些区别？有哪些相同点和联系？P1（作业1-1）答：光辐射度量在历史上形成了辐射度学和光度学两套度量系统。辐射度学是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量，不受人眼主观视觉的限制，其概念和方法适用于整个光辐射范围（红外、紫外辐射等必须采用辐射度学）。光度学是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量，只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。2、光电倍增管的基本结构与工作原理是什么？P52（作业3-2）答：光电倍增管由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、倍增级、阳极等部分构成。工作原理：入射光透过光窗照射到光电阴极上，发射出光电子，光电子经电子光学系统加速聚集到倍增级上，倍增级将发射出比入射电子更多的二次电子，电子经n级倍增级倍增，形成放大的阳极电流，在负载上产生放大的信号电压输出。3、光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？P55（作业3-5）答：原因有①欧姆漏电②热发射③残余气体放电④场致发射⑤玻璃壳放电和玻璃荧光。降低：对倍增管进行制冷降温是减少热发射暗电流的有效方法，降低工作电压会减少残余气体放电产生的暗电流。4、写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项的物理意义。P97（作业5-1）5、简述硅光电池的基本结构和工作原理。P92答：结构：硅光电池按基底材料的不同，分为2DR型和2CR型。2DR型硅光电池是以P型硅作基底，2CR型光电池则是以N型硅作基底，然后在底上扩散磷（或硼）作为受光面。构成PN结后，分别在基底和光敏面上制作输出电极，在光敏面上涂上二氧化碳做保护膜，即成硅光电池。工作原理：硅光电池是一个大面积的光电二极管，它可把入射到它表面的光能转化为电能。当有光照时，入射光子将把处于价带中的束缚电子激发到导带，激发出的电子--空穴对，在内电场作用下分别漂移到N型区和P型区，当在PN结两端加负载时就有一光生电流流过负载。6、分别解释光电导效应、光生伏特效应、光电发射效应。P16、17、19答：（1）光电导效应：当半导体材料受到光照时，由于吸收光子使其中的载流子浓度增大，导致材料的电导率增大。（2）光生伏特效应：在PN结光伏器件中，当光投向P区时，在近表面层内激发出电子-空穴对，其中电子将扩散到PN结区并被结电场拉到N区，同时空穴将进入P区，若P层的厚度小于电子的扩散长度，光子也可能穿透P区到达N区，激发出电子-空穴对，这些光生载流子被结电场分离后，空穴流入P区，电子流入N区，在结区两边产生势垒。（3）光电发射效应：也称外光电效应，就是在光的作用下，物体内部的电子逸出物体表面向外表发射的现象。7、简述光敏电阻的工作原理。答：光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器，使用时两电极可加直流电压，也可加交流电压。无光照时，光敏电阻的阻值很大，电路中电流很小。接受光照产生的光生载流子迅速增加。它的阻值急剧减少。在外电场作用下光生载流子沿一定方向运动，在电路形成电流，光生载流子越多电流越大。8、CCD有哪几部分组成？简述每部分作用。P128、129答：CCD有3部分组成：信号输入部分，电荷转移部分和信号输出部分。作用：①信号输入部分：将信号电荷引入到CCD的第一个转移棚下的势阱中。②电荷转移部分：使电极上的电压按一定规律变化，从而在半导体表面形成一系列分布不对称的势阱。③输出部分：将CCD最后一个转移柵下势阱中的信号电荷引出。9、简述一维CCD摄像器件的基本结构和工作过程。P130、13110、简述有机发光显示器件（OLED）的基本工作原理。P194答：给材料施加偏压，使电子、空穴分别经过空穴传输层与电子传输层后，进入具有发光特性的有机物质，并在其内部发生复合，激励出一个激子，再将能量释放出来回到基态。在这些释放出来的能量中，由于发光材料的选择及电子自旋的特性，只有25%的能量可以用做OLED的发光材料，其余75%的能量以热或磷光的形式回归到基态。选择不同的发光材料，可以得到不同颜色的光。计算题复习重点•第一章：习题1-2（第一问），1-4•第四章：习题4-3，4-5•第五章：习题5-5，5-7