光電檢測技術(shù)與應(yīng)用(題)

1、第1、溫度變化與自發(fā)極化強(qiáng)度有何關(guān)系？答：晶體的整體溫度的微小變化ΔT產(chǎn)生自發(fā)極化強(qiáng)度Ps的變化可表示為ΔPs=PΔT式中P為熱釋電系數(shù)矢量，一般有三個(gè)分量Pi（i=1.2，3）Pi=dPsi∕dT(單位c∕㎡k)在與電熱釋電晶體的自發(fā)極化強(qiáng)度Ps軸垂直的表面內(nèi)出現(xiàn)的束縛電荷面密度等于Ps，晶體內(nèi)部電荷中和束縛電荷的平均時(shí)間て=ε∕r這里ε為晶體的介電常數(shù)，r為晶體的電導(dǎo)率，多數(shù)熱釋電晶體て值在1——1000s之間。第2、熱電勢探測器能

2、否測量直流信號(hào)？為什么？答：用于人體的熱釋電探測器，它的工作波長為7——15μm，人體輻射為9μm，圖中被測物體（或人體）所輻射的紅外線經(jīng)過遮光盤的調(diào)制產(chǎn)生調(diào)制頻率為?的紅外光照攝熱釋電晶體，當(dāng)?1∕て時(shí)，晶體內(nèi)自由電荷來不及中和表面束縛電荷的變化結(jié)果就使在垂直于極化強(qiáng)度Ps的兩端面間出現(xiàn)交流電壓，在端面上敷以電極，并接上負(fù)載電阻就有電流通過，在負(fù)載R兩端就有交流電壓輸出，設(shè)溫度變化率為dT∕dt，極化強(qiáng)度Ps對時(shí)間的變化率為dPs∕d

3、t，電極面積為A，則AdPs∕dt就相當(dāng)于電路上的電流，于是電壓輸出與溫度變化率成正比。第3、硅光電池為什么使用梳狀電池？答：梳狀電極：大面積光敏面采用梳狀電極可以減少光載流子的復(fù)合，從而提高轉(zhuǎn)換率，減少表面接觸電阻。第4、為什么有些光敏二極管在制作PN結(jié)的同時(shí)還做出一個(gè)環(huán)極？答：無光照時(shí)反向電阻很大（MΩ級(jí)）只有打在PN結(jié)附近，使PN結(jié)空間電荷區(qū)（耗盡層）產(chǎn)生光生電子空穴對時(shí)它們與P區(qū)、N區(qū)的少數(shù)載流子一起在PN結(jié)內(nèi)電場的作用下做定向

4、移動(dòng)形成光電流，此時(shí)它的反向電阻大為降低，一般只有1KΩ到幾百歐，當(dāng)負(fù)偏壓增加時(shí)耗盡層加寬使光電流增大，靈敏度提高，光電流與入射光照度成線性關(guān)系。光敏二極管的缺點(diǎn)：暗電流較大為了減少無光照時(shí)反向漏電流（暗電流）的影響有些光敏二極管（如2DU型）在制作PN結(jié)的同時(shí)還做出一個(gè)環(huán)形的擴(kuò)散層引出的電極稱為環(huán)極，如圖所示因環(huán)極電位比負(fù)極電位高所以反向漏電流（暗電流）直接從環(huán)極流過而不再經(jīng)過負(fù)極從而可以減少負(fù)極與正極之間的暗電流。第5、兩種高速的光

5、電二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和原理？（PIN、APD）答：PIN光電二極管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：P層和N層之間增加了一層很厚的高電阻率的本征半導(dǎo)I增加I區(qū)優(yōu)點(diǎn)：（1）因?yàn)镮區(qū)相對的P區(qū)和N區(qū)是高阻，在反偏的工作情況下，它承受極大部分電壓降，使耗盡區(qū)增大，這樣展寬了光電轉(zhuǎn)換有效工作區(qū)，使靈敏度增大（2）又因?yàn)镻IN結(jié)光電二極管的工作電壓是很高的反偏電壓，使PIN結(jié)的耗盡層加寬，電場強(qiáng)光生電流加速因而大幅度減少了載流子在結(jié)構(gòu)內(nèi)漂移時(shí)間元件的響應(yīng)速度加快電路特點(diǎn)：

6、反偏電壓高APD光電二極管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在光照時(shí)P層受光子能量激發(fā)的電子從所帶電躍遷到導(dǎo)帶，在高電場作用下，電子從高速通過P層產(chǎn)生碰撞電離，形成大量新生電子空穴對，并且它們也從電場中獲得高能量與從P層來的電子一起再次碰撞P區(qū)的其他原子，又產(chǎn)生大批新生電子第6、光纖傳感器種類？答：光纖傳感器一般可分為兩大類：一類是功能型傳感器，又稱FF型光纖傳感器，它是利用光纖本身的特性，把光纖作為敏感元件，既感知信息又傳輸信息，所以又稱傳感型光纖傳感器。另

7、一類是非功能型傳互作用時(shí)光纖本身的結(jié)構(gòu)參量（尺寸和形狀）發(fā)生變化，光纖的傳光特性發(fā)生相關(guān)變化，光纖中的光波參量受到相應(yīng)控制即在光纖中傳輸?shù)墓獠ㄊ艿搅吮粶y對象的調(diào)制，空載波變?yōu)檎{(diào)制波，攜帶了被測對象的信息，另一層意思，光纖與被測對象作用時(shí)，光纖自身的結(jié)構(gòu)參量并不發(fā)生變化，而光纖中傳輸?shù)墓獠ㄗ陨戆l(fā)生了某種變化，攜帶了待測信息第12、APD光電二極管在結(jié)構(gòu)上有什么優(yōu)點(diǎn)，為什么？答：雪崩式光電二極管(APD)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在光照時(shí)，P層受光子能量激

8、發(fā)的電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，在高電場作用下電子從高速通過P層產(chǎn)生碰撞電離形成的大量新生電子空穴對，并且它們也從電場中獲得高能量，與從P層來的電子一起再次碰撞P區(qū)的其他原子，又產(chǎn)生大批新電子第13、PIN結(jié)光電二極管增加了一層I區(qū)有什么優(yōu)點(diǎn)？答：（1）因?yàn)镮區(qū)相對于P區(qū)的高阻，在反偏的工作情況下，它承受極大部分電壓降使耗盡區(qū)增大，這樣展寬了光電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)，使靈敏度增大（2）又因?yàn)镻IN結(jié)光電二極管的工作電壓是很高的反偏電壓，使PIN結(jié)

9、的耗盡層加寬電場強(qiáng)光生電流加速，因而大幅度減少了載流子在結(jié)構(gòu)漂移時(shí)間，元件的響應(yīng)速度加快第14、為什么說光纖傳感器不受電磁場干擾？答：因?yàn)楣饫w傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖是一種多層結(jié)構(gòu)的圓柱體，由石英玻璃或塑料制成的電絕緣耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠第15、試畫出激光多普勒光纖測速系統(tǒng)的原理圖，說明其工作原理？答：圖中HeNe激光器是經(jīng)穩(wěn)頻后的單模激光，分束鏡把激光分成兩路，在兩束光經(jīng)匯聚透鏡L1把它們匯聚成焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)附近兩束光

10、形成涉場、流體流經(jīng)這一范圍時(shí)，流體中的微小顆粒對光進(jìn)行散射聚焦透鏡L2把這些散射光聚焦在光電倍增管上，產(chǎn)生包含流速信息的光電信號(hào)，經(jīng)適當(dāng)?shù)碾娮泳€路處理可測出流體的流速第16、物質(zhì)、能量和信息是人類發(fā)展的三大基本要素。信息技術(shù)是一種綜合技術(shù)，它包括四個(gè)基本內(nèi)容，即感測技術(shù)，通信技術(shù)、人工智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)。信息技術(shù)包括微電子信息技術(shù)、光子信息技術(shù)和光電信息技術(shù)等，作為核心的是微電子信息技術(shù)。第17、光敏電阻原理，如何構(gòu)成？它的亮電