《光电探测-复习总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电探测-复习总结（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光电探测与信号处理复 习 总 结1 1l第二章 光电探测器的物理基础2 21. 光电效应和热电效应l各种效应的原理、特点l各种效应的比较l典型的代表器件 重点掌握：3 3l内光电效应：不发射电子被光激发所产生的载流子（自由电子或空 穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生 变化或产生光生伏特的现象。l外光电效应：发射电子被光激发产生的电子逸出物质表面，形成 真空中的电子的现象（1）光电效应光子直接与物质中的电子作用，引起电子运动状 态的改变，从而使物体的电学性质改变。 特点：光子与材料中的电子直接作用，使电子的能态 发生改变，光谱响应有选择性。 4 41）光电导效应 本征光电导效应本征光电导效
2、应非本征（杂质）光电导效应非本征（杂质）光电导效应2）光生伏特效应 扩散和漂移扩散和漂移3）光子牵引效应 4）光磁电效应 内光电效应：内光电效应：5 5l电阻温度效应l温差电效应l热释电效应（2）热电效应入射光与材料的晶格相互作用，晶格吸收光入射光与材料的晶格相互作用，晶格吸收光 能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而 使材料电学参量发生变化。使材料电学参量发生变化。特点：光谱范围宽、无选择性 6 6(a)(b)(4)(PE-Photo Emission)(PMT-PhotoMultiplier Tube )(PC-Photoconductive)
3、 (PV-Photo Voltaic )(SBDSchottky Barrier Photo Diode) (PEM-photo electromagnetic) (photon drag effective )(Bolometer )Positive Temperature Coefficient (seebeck effect )Pyroelectric sensor(MCP-Microchannel Plates )(Dynode )(APDAvalanche Photo Diode)thermocouples & thermopileNegative Temperature Coeff
4、icientNegative Temperature CoefficientSolar cell（photocell）Photo Diodephotoconductor(image intensifiers )7 7（1）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算8 8KKmm683 lm/W683 lm/W ，亦称，亦称光功当量光功当量（2）光谱效率函数V（）、光谱光视效能Km的 定义及应用9 93. 黑体辐射定律（1 1）普朗克定律：）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度黑体光谱辐射出射度MMebeb（ ，T T ）是黑体温）是黑体温 度度T T和波长和波长 的函数的
5、函数MMebeb( ( ,T,T) )1010(2) 斯忒藩-波尔兹曼辐射定律(3) 维恩位移定律(m)Wcm-2.m-11111（1） 有关响应方面的性能参数 l响应率 单色响应率 积分响应率 频率响应率 l响应时间和上限频率 l量子效率电压响应率电压响应率电流响应率电流响应率4. 光电探测器的性能参数 1212（2）有关噪声方面的参数 l噪声种类l信噪比（SN）l噪声等效功率(NEP)l探测率D与比探测率D*NEPNEP（500500，400400，1 1）黑体黑体D*(TD*(T，f f，1)1) 单色单色D D *(*( ，f f，1)1) 13131.已知某种光电器件的本征吸收长波限
6、为1.4m，则该材料的禁带宽 度为? 2.在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计探头，已知探头的光敏面 积为0.5 cm2，若照度计测得的最大照度为100(lx)，试求：（1）标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？（2）所发出的光通量为多少？l硅光电二极管光敏面为0.04 cm2。辐照度0.1mW/cm2、波长为700nm的 光垂直入射到探测器上并产生56nA的光电流。该光电管的单色响应 度为?，量子效率为?. l已知某探测器的面积为34cm2，D*=1011cmHz1/2w-1，光电仪器的带 宽为300Hz，该仪器所能探测的光辐射的最小辐射功率？1414l第三章 光电探测器15151 光电子发
7、射探测器（1）掌握光电倍增管组成及工作原理（2）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用（2）掌握光电发射器件的特点：使用波段、内增益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、低噪声、高电压（正负电压使用特点）、适用微弱信号检测等16162 PC器件 （1） 器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示（2）三种偏置电路特点（3）工作条件（偏压、无极性）（4）工作波段、响应频率17173 PV器件 （1）结合第二章的pn结工作原理，掌握PV器件的伏安工作曲线及对应的工作状态（零偏、反偏） （2）PN、PIN、APD管的工作原理、结构和特点，掌握其在增益和频率响应方面的比较。 （3）光电池的工作原理、与普通光电
8、二极管的比较（4）光电三极管的工作原理，与光电二极管的比较（5） PV器件相比PC器件的特点（电路工作条件、灵敏度、频率响应等方面）18184 热电探测器 （1）掌握三种热电效应所代表的器件工作原理、结构（2）掌握器件特点a) 热电偶：开路电压和温度的关系、频率特性b) 测辐射热计：金属和半导体；波长特性、频率特性c) 热释电器件：掌握只能测交变信号的原因19195 成像器件 （1） CCDa) 存储、转移、输出的原理。 b) 线阵CCD工作原理及波形图（单沟道或双沟道）。（2）CMOSa) 工作原理。 b) 与CCD的比较。20206 探测器性能比较l单元光电探测器的性能及应用比较l光谱响应
9、范围l频率特性l外加偏压l探测率参考书251的3.7节2121(a)(b)(4)(PE-Photo Emission)(PMT-PhotoMultiplier Tube )(PC-Photoconductive) (PV-Photo Voltaic )(SBDSchottky Barrier Photo Diode) (PEM-photo electromagnetic) (photon drag effective )(Bolometer )Positive Temperature Coefficient (seebeck effect )Pyroelectric sensor(MCP-Mi
10、crochannel Plates )(Dynode )(APDAvalanche Photo Diode)thermocouples & thermopileNegative Temperature CoefficientNegative Temperature CoefficientSolar cell（photocell）Photo Diodephotoconductor(image intensifiers )2222第四章 光电信号处理2323一、光电探测器的偏置重点 掌握三种伏安曲线类型的相对应的器件的偏置计算l可变电阻型：三种偏置类型的特点和比较恒流偏置匹配偏置恒压偏置 l恒流型
11、（饱和型）l光生电势型掌握交、直流计算方法2424二、光电探测器的放大电路（1）放大器的 EnIn噪声模型（2）放大器的噪声系数F（各种表达式）（3）最佳源电阻（噪声匹配）及匹配方法（4）多级放大器的噪声系数及设计考虑（5）低噪声前放的选用2525三、微弱信号检测（1）掌握以相关器为核心的锁定放大器的工作原理、结构和输出特性a) 锁定放大器的抑噪机理b) 相关器的工作原理（不同谐波、不同波形）（2）同步积分器的原理（3）取样积分器的原理2626第五章 光学信号的调制27271. 调制的基本概念广义调制和二次调制2. 调制方法1. 强度调制：日出式调制盘的工作原理3.相干探测原理（与普通外差区别，波前匹配工作条件），与直接探测比较4. 典型应用：利用光的特性参数（频率、相位、振幅）来进行测量的实例。282829293030
