武汉理工大学考试试题纸（A卷）
课程名称光电技术
一、 名词解释(每小题3分，总共15分)
1.坎德拉(Candela,cd) 2.外光电效应 3.量子效率 4. 象增强管 5. 本征光电导效应 二、 填空题(每小题3分，总共15分)
1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、
、 、 。 2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由 、 、 、 和 组成。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。其发光机理可以分为
和 。
4. 产生激光的三个必要条件是 。
5. 已知本征硅的禁带宽度为Eg，要使该材料有光电子产生，其入射光波的最大波长为 。 三、如图1所示的电路中，已知Rb=820Ω,Re=3.3KΩ,UW=4V，光敏电阻为Rp,当光照度为40lx时，输出电压为6V，80lx是为9V。设光敏电阻在30~100之间的γ值不变。 试求：(1) 输出电压为8V时的照度；
（2）若Re增加到6 KΩ，输出电压仍然为8V，求此时的照度； (3) 输出电压为8V时的电压灵敏度。 四、 如果硅光电池的负载为RL。(10分)
Ubb=12V Rp Uo Rb VDW 图1
Re (1)、画出其等效电路图；
(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流； (3)、标出等效电路图中电流方向。 五、 六、
简述PIN光电二极管的工作原理。为什么PIN管比普通光电二极管好？ (10分)
1200V负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度SK为20uA/lm，阴极入射光的
2
照度为0.1Lx，阴极有效面积为2cm，各倍增极二次发射系数均相等(?各倍增极的电子收集率为?光电子的收集率为?0?0.98，?4)，
?0.95。(提示增益可以表示为G??0(??)N) (15分)
(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。
(2) 设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV，求放大器的有关参数，并画出原理图。 七、
简述CCD的两种基本类型，画出用线阵CCD测量微小物体(小于100微米)原理简图，并分析测量原理。
(15分)
八、 一InGaAs APD 管在倍增因子M=1，入射波长为1550nm时的量子效率?＝60％，加偏置电压工作时的倍增因
子M=12。(10分)
1. 如果入射功率为20nW，APD管的光电流为多少？ 2. 倍增因子为12时，APD管的光谱响应度为多少？
光电技术 A卷参考答案
一、 名词解释
1. 坎德拉(Candela,cd)：发光频率为540×10Hz的单色辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683Wsr-1时，在
该方向上的发光强度为1cd。
2. 外光电效应：当光照射某种物质时，若入射的光子能量hv足够大，它和物质中的电子相互作用，致使电
子逸出物质表面，这种现象称为光电发射效应，又称外光电效应。
3. 量子效率：一定波长的光子入射到光电阴极时，该阴极所发射的光电子数与入射的光子数之比值。
4. 象增强管：把微弱的辐射图像增强到可使人直接观察的真空光电成像器件。
5. 本征光电导效应：本征半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由
电子，价带中产生光生自由空穴，使得材料的电导率发生变化的现象。
二、 填空题
1. 信息载荷于光源的方式 信息载荷于透明体的方式、信息载荷于反射光的方式、信息载荷于遮挡光的方式、
信息载荷于光学量化器的方式和光通信方式的信息变换。
2. 光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极。
3. PN结注入发光，异质结注入发光。 4. h??5.
12mv?W 2
??hcEg三、
根据图示为恒流偏置电路，流过稳压管的电流
Iw?Ubb?Uw8??9.8mA 满足稳压管的工作条件
Rb820?4V时，Ie?(1) 当UwUw?Ube4?0.7??1mA3Re3.3*10
由
Rp?Ubb?U0Ie得输出电压为6伏时电阻R1?6K?，
输出电压为9伏时电阻R2?3K?，故r?lgR1?lgR2lgE2?lgE1=1；
输出电压为8V时，光敏电阻的阻值为Rp?Ubb?U0Ie=4K?，带入r?lgR1?lgR2lgE2?lgE1，解得E=60lx
（2）与上面（1）中类似，求出照度E=34lx (3) 电路的电压灵敏度Sv四、
??U8?6??0.1(v/lx) ?E60?40Rs
ip
Cf Rsh RL
等效微变电路
(1) 光电池的等效电路图(2) 流过负载电阻的电流方程IL短路电流的表达式Isc?Ip?ID?Ip?I0(eqV/kT?1)
?Ip?SE?E
开路电压的表达式Voc (3) 电流方向如图所示
?kTIpln(?1) qI0五、当光照射p－n结，只要人射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子－空穴对。这些非平衡载流子在内建电场的作用下，空穴顺电场方向运动，电子逆电场方向运动，在开路状态，最后在n区边界积累光电子，p区积累光生空穴，产生一个与内建电场方向相反的光生电场。光电二极管在正偏置时，呈单向导电性，没有光电效应产生，只有在反偏置或零偏置时，才产生明显的光电效应。其基本结构就是一个p-n结， 属于结型光生伏特效应。当光照射时，满足条件
hv>Eg,则在结区产生的光生载流子将被内建电场拉开，于是在外电场的作用下形成了以少
数载流子漂移为主的光电流，显然，光电流比无光照射时的反向饱和电流大的多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。对于PIN管，由于I层的存在，使扩散区不会到达基区，从而减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间，而I层工作在反向，实际是一个强电场区，对少子起加速的作用。即使I层较厚，对少子的度越时间影响也不大，即提高了频率响应。同时，反偏下，耗尽层较无I层时要大的多，从而使结电容下降，也提高了频率响应。 六（1）放大倍数G=?0(??)=0.98*(0.95*4)=2.34*10
G＝
n
11
6
IPIK
IP＝GIK
光电技术(A卷)试卷
