光电子器件试卷四套

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1、南京理工大学课程考试试卷学生考试用）课程名称：光电子器件 学分：4教学大纲编号：04023601试卷编号：045考试方式： 闭卷 笔试 满分分值：100 考试时间：120分钟组卷日期：2008年7月3日 组卷教师（签字）：审定人（签字）：学生班级学生学号学生姓名所用的答案以及图形全部写在答题纸上，写在试卷上不给分。1. （10分）什么是器件的探测率？某光电器件面积为0.4cm2，测得该器件在 10m、调制频率为500Hz、带宽为10Hz情况下的噪声电压均方根为4nV,器件 电压响应率为50V/W。那么，该器件探测率是多少？2. （10分）适合于探测波长的光电器件有哪几种（至少三种）？用来探测

2、“m波长，口 m波长，口 m波长的激光，相应可用哪些材料和器件？3. （10分）何为光电倍增管的暗电流？引起光电倍增管的暗电流有哪些因 素？画出光电倍增管或加正高压、或加负高压两种情况下的电阻简明连接图。4. （10分）近贴型电子光学系统的阴极为零电位，阳极为荧光屏，所加电 压为5KV,阴极与阳极之间的距离为0.5mm。阴极A、B发射电子的最大能量分 别为2eV、4eV，发射电子角度分布如图1,求A、B阴极在这样的近贴电子光学 系统中，阴极点发射电子产生的最大弥散斑半径分别为多少？说明近贴型电子光 学系统所加电压、极间距离、电子发射角度、电子初能量对像质的影响。3图1阴极A、B发射电子数量随角

3、度的相对分布5. （10分）微通道板输入端的电子流为2X10-15A,而输出端获得的电子流 为3 X 10-11A,则该微通道板的电子增益是多少？画出两种由微通道板作电子倍增 的微光像增强器的基本结构图。6. （10分）摄像管为什么要进行光电积累？光电积累时间是多少？试用像素 点等效回路，说明氧化铅靶摄像管的工作原理。7. （10分）简要画出行间转移结构CCD成像器件的结构，并说明其工作原 理。为何其拖影现象比场转移面阵CCD的拖影小？8. （10分）设SPRITE探测器的双极迁移率为390cm2V-1s-1,样品长度为700 口 m,载流子寿命为3 口 s,求样品两端所加的电压为多少才合适？

4、光扫描速度为 多少？9. （10分）电阻温度系数是如何定义的？说明微测辐射热计焦平面阵列元的 工作原理。设该热探测元的热容是3X10-9J/K，热导为2X10-7W/K,则该器件的热 时间常数是多少？10. （10分）图2为热释电陶瓷的电滞回线及极化的电原理图，其自发极化 强度，剩余极化强度及骄顽场强各为多少？如该陶瓷为0.3mm厚的薄片，要使其 完全极化，所加电压至少为多少？所用的答案全数写在答题纸上，写在试卷上不给分。（电子电量e=xlO-i9C,真空中的光速c=3xlO8m/s,普朗克常数h=x,玻尔兹曼常数 k=X10-23j/K。供参考利用）一. （10分）适合于探测波长的光电器件有

5、哪几种（至少三种）？用来探测“m 波长，口 m波长，口 m波长的激光，相应可用那些材料和器件？这些在光电技术 中有何应用？二（10分）一正方形半导体样品，边长1mm,厚度为0.1mm,用波长为u m,光 强为cm2的光照射在该正方形表面，其量子效率为1,设光生空穴全数被陷而不能 运动，电子寿命得10沁电子迁移率un=100cm2/，光照全数被半导体均匀吸收， 求:（1）样品光电导率及光电导；（2）假设样品加 30V 的电压在正方形侧面，求光生电流；三.（10分） 画出Si PIN管加了电压的能带图。PIN管的频率特性什么缘故比 一般光电二极管好？ 四（10分）画出光电倍增管加了正高压和负高压两

6、种情形下的电阻电容简明连 接图，并说明电阻链的电阻值如何选取。五.（10分）何为微通道板？微通道板输入端的电子流为2X10-16A,而输出端取 得的电子流为3X10-11A，那么该微通道板的电子增益是多少？画出两种由微通 道板作电子倍增的微光像增强器的大体结构图。六（10分）什么缘故摄像管要进行光电积存？光电积存时刻是多少？七.（10分）如图1,以TCD102C为例，说明线阵CCD的结构和工作原理。LCCD尊位舟疗尊1社电僧二F职也呼厂 =卜吐韦詁垮电哑一一心旺电鬆;图 1 线阵 CCD 的大体结构图八.（10分）写出IRFPA的英文完全写法，中文是什么意思？与SPRITE探测器相较，IRFP

7、A有哪些优势？九（10分）微测辐射热计的大体单元结构如图 2所示，这种微桥结构有何特点？设该热探测元的热容是3X 10-9J/K,热导为2X10-7W/K,那么该器件的热时刻常数是多少？59甘绚I自（pot. TrarNtivLorSFUcori Nitric ind图 2 微测辐射热计的微桥结构十（10分）画出热释电探测器的铁电体材料的电滞回线,标出自发极化强度、剩余极化强度及骄顽场强。什么缘故热释电探测器只能测量调制的或转变的热辐射？南京理工大学课程考试试卷（学生考试用）课程名称： 光电子器件 学分：4教学大纲编号：04023601试卷编号：050 考试方式： 闭卷 笔试 满分分值：100

8、 考试时间：120分钟 组卷日期：2009年6月29日 组卷教师（签字）： 审定人（签字）：学生班级学生学号学生姓名所用的答案以及图形全部写在答题纸上，写在试卷上不给分。（电子电量e= X 10-19C，真空中的光速c=3 X 108m/s，普朗克常数h=X 10-34J.S,玻尔兹曼常数k=X 10-23J/K，供参考使用）1. （10分）一正方形半导体样品，边长1mm,厚度为0.1mm,用能量为3eV, 光强为cm2的光照射在该正方形表面，其量子效率为1,设光生空穴全部被陷而 不能运动，电子寿命Tn=10-3s，电子迁移率人=100cm2/Vs，光照全部被半导体吸 收，求：（2）样品光电导

9、率及光电导；（3）若样品加30V的电压在正方形侧面，求光生电流；2. （10分）如图1为InPInGaAsInP材料制成的长波长的PIN光电探测 器的结构。InP的禁带宽度为，InGaAs的禁带宽度，其光谱响应范围是多少？为 什么？它的优点有哪些？图1某长波长的光电探测器的结构3. （10分）某光电倍增管有10个倍增级，每个倍增级的二次电子发射系数 6=4,阴极灵敏度为Rk=200 u A/lm,阳极电流不得超过10mA，该管能准确测量 光通量的上限。如阳极噪声电流为4nA,求该管的能准确测量的光通量下限。影 响下限的因素有哪些？4. （10分）简要画出三代微光像增强器的基本结构图，写出其性能

10、。四代 微光像增强器在三代微光像增强器有哪些改进？5. （10分）画出PbO靶的结构以及在加正常工作电压时的能带图。说明氧 化铅靶视像管的工作原理。6. （10分）浮置扩散层输出的结构如图2,说明其工作原理。P-SiT1RLUout u. D(a)e3输出栅_De r u洱 off)浮置扩散层输出结构7. （10分）如图3为PN结光电二极管方式的CMOS成像器件的单元结构和 器件结构图，说明其工作原理。斗_:-T1图3 PN结光电二极管方式的CMOS成像器件的单元及结构图8. （10分）红外焦平面成像器件与可见光CCD器件的差别有哪些？混合式 IRFPA有哪两种结构？有哪两种连接方式？9. （

11、10分）微测辐射热计的微桥结构有何特点？说明其工作原理。10. （10分）为什么热释电探测器只能测量调制的或变化的热辐射？某热释 电器件的连接如图4,说明滤波片的作用、两个热释电片的作用、场效应管的作 用。加调制器是麻烦的事，在实际使用时，如何解决这问题？南京理工大学课程考试试卷（学生考试用）课程名称：光电子器件学分：4教学大纲编号：试卷编号： 考试方式： 闭卷 笔试 满分分值：100 考试时间：120分钟组卷日期：2009年6月9日 组卷教师（签字）：审定人（签字）：学生班级学生学号学生姓名所用的答案以及图形全部写在答题纸上，写在试卷上不给分。1. （10分）什么是器件的比探测率？某光电器件

12、面积为0.4cm2,测得该器件 在10 um、调制频率为500Hz、带宽为10Hz情况下的噪声电压均方根为4nV, 器件电压响应率为50V/W。那么，该器件比探测率是多少？2. （10分）内光电效应有哪四种形式？外光电效应器件有哪几种？用来探测“m波长，um波长，um波长的光，相应可用哪些材料和器件？3. （10分）画出PIN光电二极管在加了正常工作电压的能带图。由其工作原 理说明：其频率特性为什么比普通光电二极管好，其灵敏度为什么比普通的光电 二极管的灵敏度高？4. （10分）如图1所示的能带图，设Eg=，EA=，费米能级位于禁带中间。g A用波长为500nm光照该半导体，其发射电流的灵敏度

13、为50mA/W，求该材料的阈 值波长，在500nm处的光谱量子效率。（电子电量e=X10-19C，真空中的光速C=3 X 108m/s,普朗克常数 h=X 10-34J.S,玻尔兹曼常数 k=X10-2sJ/K）Ec1EAELE gEvf/图1某半导体的能带图5. （10分）某三级级联像增强管，第一个光电阴极为S-25，它对标准光源 的积分灵敏度R=350 口 A/lm，第二个和第三个光电阴极为S-20，它对标准光源 的积分灵敏度R=200 u A/lm，三个荧光屏均为P-20，它的发光效率为50 lm/W， 各级电压均为12KV，各级电子光学系统通过系数为1，各级放大率为1，不考虑 级间光耦

14、合损失的情况下，光谱匹配系数和光视效能分别如表1和表2,计算该 微光像增强器对星光下绿色草木反射光的亮度增益。表1光谱匹配系数光阴极光源STS-11S-20S-25晴朗星光满月光标准红外光源标准光源P-11荧光屏P-20荧光屏表2 光源的光视效能光源2856K标准标准红外晴星下满月光P-11P-20P-31光视标准光红外光源下的的绿色下的荧光荧光荧光效能K源光源绿色草木草木绿色草屏屏屏K (lm/W)2313019. 91404766. （10分）试用像素点等效回路，说明氧化铅靶摄像管的工作原理。靶的横 向电阻、纵向电阻、像素点电容有何特殊要求？7. （10分）简要画出行间转移结构CCD成像器件的结构，并说明其工作原 理。为何其拖影现象比场转移面阵CCD的拖影小？8. （10分）以MCT为代表的红外光成像器件工作时为什么需要致冷？混合 式IRFPA有哪两种结构？有哪两种连接方式？9. （10分）说明微测辐射热计的工作原理（要写出基本思路和过程）。设该 热探测元的热容是3X10-9J/K，热导为2X10-7W/K,则该器件的热时间常数是多 少？10. （10分）说明图2的热释电阵列器件的工作原理。