光电显示技术课后答案(缪家鼎)

光电技术课后作业答案（部分）第一章：1、解：光衰减器的透射比指的是光辐射能量的透射比。在亮视觉时，对波长为nm8.4351的单色光，光亮度111)(emvLVKL，对波长为nm1.5462的单色光，光亮度222)(emvLVKL，且有21vvLL。在暗视觉时，应有：411''110)(emvLVKL，422''210)(emvLVKL因为：)()()()()()()()()()(12'21'2'2211'122'11''2'1VVVVVLVVVLLVKLVKLLvvememvv9.200173.0714.0978.02640.0大于1，所以在暗视觉时，波长为nm8.4351的光源的光亮度大于波长为nm1.5462的单色光源的光亮度。（光谱光视效能值参见教材第4页，此处采用了数值内插）2、解：①该激光束的光通量328.0102240.0683)(3emvVKLm（流明）发光强度)1028.3(102.44/)101(328.05523vvICd(坎德拉)光亮度)102.4(1035.54/)101(102.41111235或SILvvCd/m2光出射度523102.44/)101(328.0SMvvLm/m2②10米远处光斑面积大小：52321085.7)10110(414.3)(4LSm2反射光功率为：33'107.110285.0PPW反射光通量279.0240.0683107.1)(3''VKPmvLm漫反射屏可以看作是个朗伯体，其法向发光强度I0与光通量的关系是/0I，由于朗伯体的光亮度与方向无关，所以：35'01013.11085.714.3279.0SSILvvCd/m23、解：白炽灯各向同性发光时848305.114.34422vvvERSELm4、解：由维恩位移定律，KmTm2897，所以KTm6353456.028972897第三章1、解：300K时，310/105.1cmni，1510dN远大于ni，所以dipNn=+»1510。而npni2，..innp´\===´220515225102251010个/cm2其费米能级)(29.0)(106.4105.1103001038.120101523eVEJELnEnNkTLnEEiiiidifn其能级图如右。2、解：300K时，因310/105.1cmni，161025.2idnNn416202101025.21025.2nnpi个/cm2其费米能级)(42.0)(1073.6105.11025.23001038.120101623eVEJELnEnNkTLnEEiiiidifn其能级图如右。4、解：（a）300K时，本征硅的电导率)(/104.4)4801350(106.1105.1)(61910cmqnpqnqpnipn（b）掺杂率10-8，则掺入的施主浓度为1482210510105dN所以，14105dNn，5142102105.4105)105.1(pnpi)(/108.0106.1)480105.41350105(19414cmpqnqpn6、解：因为归一化探测率NEPfADd*，所以101132*1013.310105)25.0(DfANEPdW这就是能探测的最小辐射功率。7、解：97100.8100.22121HfS8、解：该金属光电发射体的逸出功为2.5eV，所以eVEEWf5.20，且eVEEC5.70。(a)发生光电效应的长波限：7198341097.4106.15.21000.31062.6Whcmm(b)费米能级相对于导带底的能级差0.5)5.7()5.2(00EEEEEcfeV第四章10、解：（b）阴极电流AESSIKK441041021.020倍增系数61101034.2)495.0(98.0)(nM阳极电流AMIIKA2641036.91034.210411、解：光电倍增管的增益与每级电压的kn次方成正比。其中k为0.7~08，n是倍增级数。既：knAVM，所以VdVknMdM如要求放大倍数的稳定度大于1%，则电压的稳定度应优于31004.101.0128.011MdMknVdV12、解：因为阳极电流ESMSIKA，所以最大光照度4.0101022520054maxmaxSMSIEKKlx第五章2、解：光敏电阻中的光电流EUgSIg)(0，所消耗的电功率为IUP，所以极限照度为；20020)0105.0(1040)(26320maxmaxUgSPEglx3、解：电路如右图所示。①RL上的分压为URRRUtLLL，所以LLLtRUUUR无光照时61102.12000020.0020.012tR有光照时421020002212tR②因为光电导ESGGgpp0所以光照度)11(1120ttggpRRSSGGE5.16)102.11101(1061646LX4、已知CdS光敏电阻的暗电阻RD=10MΩ，在照度为100LX时亮电阻R=5KΩ。用此光敏电阻控制继电器，其原理如图所示。如果继电器的线圈电阻为4KΩ，继电器的吸合电流为2mA，问需要多少照度时才能使继电器吸合？如果需要在400LX时继电器才能吸合，则此电路需作如何改进？解：由题意，kRL4sRREEGGSttpg67120102)10150001(1001)11(1①继电器吸合时的电流为2mA，由RtRLU题5—3图CdSJ12V题5—4图3310610212IURRLpkRP2236105.210210211PgRSElx②由题意，继电器吸合时的电流为2mA，总电阻应为6千欧，而光敏电阻的阻值是kESRgP25.1400102116继电器的电阻是4千欧，所以还应串接一个750欧姆的电阻。（也可将电源电压降为10.5伏）。5、解：（a）恒流偏置，()bCgbeUIRrbb=++1()bOCccCcgbeUUVIRVRRrbb=-=-++1（b）恒压偏置，bebeUVU，()()bebeUIRrbb=+++11，()bCgbeUIRrbb=++1()bOCCCCCbeUUVIRVRRrbb=-=-++1第六章6、解：因为微安表满量程电流为100微安，故I2最大值是1.4毫安。这时光电池电压0.3伏，所以214104.13.032R在微安表支路中，电流为0.3/（100×10-6）=3×103欧姆，所以R1为2000欧姆。8、现有一块光敏面积为5×5mm2的硅光电池2CR21，其参数为2/7mmLnASX，要求用一个量程为10V的电压表作照度指示，测试照度分别为100LX和1000LX两档，试设计一个带有运放的照度计，画出其原理图，并给出图中元件的参数。解：由题意，运算放大器应设计成电流—电压变换器的形式，如图所示。因为ffSCSEARRIU所以，在100lx的照度下，59107.55510010710SEAURf同理，在100lx的照度下，4107.5fR9、Rf+--+-题6—8图解：（1）2CU2的暗电流760104105.16.0fdRVI（A）（2）有光照时，ESIEP，fdPRIIV)(1，所以：6761102.1)104105.14.2(1001)(1dfEIRVESA/lx10、用2CU1型光电二极管接收辐射信号，如题6—11图所示。已知2CU1的灵敏度4.0SA/W，暗电流小于0.2A，3DG6C的50。当最大辐射功率为400W时的拐点电压10MVV，求获得最大电压输出时的0R值。若入射辐射功率由400W减小到350W时，输出电压的变化量是多少？解：由于最大光电流1604004.0maxmaxSIPA远大于暗电流2.0dIA，所以暗电流可以忽略。a)最大辐射功率为400µW时，拐点电压10MVV，这时输出电压3.7107.018MbeCCOUUUUV由于eeeORSRIUmax)1(，所以895104004.0)150(3.7)1(6maxSUROeb)当辐射功率从400µW减小到350µW时，91.089510504.0)150()1(6eeeORSIRUV11、解：由题意，应由直流负载电阻CR来确定直流工作点，放大器输入电阻iR与直流负载电阻CR并联共同组成光电二极管的交流负载。其检测电路和交流等效电路如图所示。CRcRiVb(a)检测电路（b）交流等效电路题6—11图G0ICGcGi2CU13DG6+18VReVO题6—11图（1）在直流静态工作点Q，应有CQbEQQGVVESVGI)(00在交流情况下，应有mEiCMQESGGGVV))((0在取得最大输出功率的情况下，应有CiGGG0，以上三式联立求解，得：)(22)2(00MbMmECVVVGEESG6001)1040(210005.02)523(105.06S所以：600CR15016001005.00CiGGGS150iR（2）输入给放大器的电流为tttESimEisin75.0sin35.05.0sin21其有效值为AiIii53.075.0707.0707.00电压有效值为56100.81053.0150iiiIRV伏功率有效值为WIVPiii1175102.4103.5100.8（如取结间电导6010005.0GS，则7102.2CGS，6106.4CR，6105.4iR；AIi53.0，38.2iVV，61026.1iPW）12、解:图中用2CU型光电二极管接受辐射通量变化为)sin520(tW的光信号，其工作偏压为Ub=60V，拐点电压UM=10V，2CU的参数是：光电灵敏度6.0SA/W，结电容Cj=3pF。设引线分布电容C0=7pF,试计算：(1)管子工作在线性区并获得最大输出电压时，Rb应为多少？输出电压有效值VL？上限截止频率fH?(2)若RL上的信号电压只需2mV(有效值)，+—2CUCRbRLVL题6—12图为得到最大截止频率fH，则Rb应为多少？上限截止频率fH?解：（1）管子取得最大输出电压时。交流负载电阻LR应取无限大，这时6601033.310)520(6.01060)(mMbbSVVR输出电压有效值07.71056.01033.3707.0707.066mbLSRVV上限截止频率31260108.410)73(1033.314.321)(21CCRfjbHHZ（2）若取mVVL2，则363101056.0707.0102707.0mLbSVR这时71230106.110)73(1014.321)(21CCRfjbHHZ第八章4、解：由题意，电荷