光电检测技术——概述、CCD原理

第八章光电传感器及其应用§８－１传感器及其特性

一．传感器的组成：

图8-1传感器组成方块图

二．传感器的分类Ｐ１１３表７－１

三．传感器的一般特性

（一）．静态特性：线性度、灵敏度、迟滞、重复性１）线性度：传感器的输入——输出是线性关系。１．优点如下：

①．简化理论分析及设计计算；

②．方便仪器定标和数据处理；

③．使仪表度盘均匀刻度，工艺性好，精度高。

④．避免了非线性补偿。

２．只含有奇次非线性的传感器线性特性好（线性范围大）。

实际传感器一般为非线性，可表示为多项式（不考虑迟滞、蠕变）：

y=a0+a1x+ a2x2+……+ a n x n

不考虑零位输出a0

①当仅有偶次非线性项（图b）

y= a1x＋a２x２+ a４x４+……

没对称性，零位附近线性范围窄，很少采用。

②当仅有奇次非线性项（图c）

y=a1x＋a3x3+ a5x5+……

y(-x)＝－〔a1x＋a3x3+ a5x5+……〕=- y(x)

关于原点对称，零位附近线性范围宽，较多使用。

图8-2 传感器的静态特性

例如：差动传感器就有较宽的线性范围。

差动传感器一边的输出为：

y１=a0+a1x+ a2x2+……+ a n x n(例:sinθ)

另一边的反向输出为：

y ２=a 0－a 1x+ a 2x 2+……+(-1)n a n x n (例: -sin θ) 差动输出为：

y= y １－y ２=2(a 1x ＋a 3x 3+ a 5x 5+…… ) (例: 2sin θ) 仅含有奇次非线性项，有较宽的线性范围。 ３．线性度（误差）

e 1=±

Y max FS

100℅

Δmax : 最大非线性绝对误差； y FS ：输出满量程。

２） 灵敏度 Ｓn =

dx dy 对线性传感器

: Ｓn =dx dy

=y/x=a 1 即斜率

差动传感器：Ｓn = dx

dy

=d(y １-y ２)/ dx=2 a 1 比一般传感器的灵敏度

高一倍。

３） 迟滞：正、反工作行程工作曲线不一致。

e 2=±

Y max FS

?100℅

输出最大误差与满量程之比。

４） 重复性： 按同一方向作全量程多次测量，曲线不一致。

原因同上，有随机性。

定义： 不重复性为输出最大不重复误差与满量程之比。

e 3=±(Δmax /y FS )·100℅ Δmax =（2～3）·σ

σ=∑=--n i n y i y 112)_

(

σ为标准偏差。 式中： y i —— 测量值 n — 测量次数 _

y —

（二）、传感器的动态特性 1．

对阶跃信号的响应

① 上升时间t rs

从指示输出最终值的

5﹪（a 点）到90﹪（b 点）所需的时间。

② 响应时间t st

图8-6 重复性

从输入量开始作用到输出量进入稳定范围的时间。

③过调量（超调量）C

输出量达到稳定值后又超出的最大偏差。

2. 对正弦输入的响应

用幅频、相频特性、传递函数描述动态特性。

§8—2CCD传感器原理

电荷耦合器件简称为CCD （Charge Coupled devices）,发明于1969年，发展迅速并得到广泛应用。

一．CCD工作原理

CCD 的特点是以电荷作为信号，它的基本功能是电荷的存贮

和转移。因此，CCD 的基本工作原理是信号电荷的产生、存贮、传输和检测。

1.电荷存贮 CCD 是由规则排列的金属—氧化物—半导体（MOS ）电容阵列组成。

当MOS 电容器栅压V G 大于开启电压V th 时，由于表面势升高，如果周围存在电子，电子将迅速地聚集到电极下的半导体表面处。由于电子在那里的势能较低，我们可以形象地说：半导体表面形成了对于电子的势阱。习惯上，可以把势阱想象成一个容器，把聚集在里面的电子想象成容器中的液体，如图所示。势阱积累电子的容量取决于势阱的“深度”，而表面势的大小近似与栅压V G 成正比。势阱填满是指电子在半导体表面堆积后使表面势下降。

2.电荷耦合 CCD 器件每一单元（每一像素）称为一位，有256

位、1024位、2160位等线阵CCD 可供使用。CCD 一位中含的MOS 电容个数即为CCD 的相数，通常有二相、三相、四相等几种结构，它们施加的时钟脉冲也分为二相、三相、四相。二相脉冲的两路脉冲相位相差1800；三相及四相脉冲的相位差分别为1200、900 。当这种时序脉冲加到CCD 驱动电路上循环时，将实现信号电荷的定向转移，

SiO 2）

—Si)

图8-10 CCD

及耦合。

如图所示为二相线阵CCD （TCD1206）驱动波形，Φ1、Φ2相位差1800，

下图所示TCD1206的相邻两像元，每一位含MOS 电容2个； 取表面势增加的方向向下，工作过程如图所示：

① t=t 1时 ，Φ1电极处于高电平，而Φ2电极处于低电平。由于Φ1

电极上栅压大于开启电压，故在Φ1下形成势阱，假设此时光敏二极管接收光照，它每一位（每一像元）的电荷都从对应的Φ1电极下放入势阱。

② t=t 2时 ，Φ1电极上栅压小于Φ2电极上栅压，故Φ1电极下势阱变浅，势阱变深，电荷更多流向Φ2电极下。（由于势阱的不对称性，“左浅右深”，电荷只能朝右转移）

③ t=t 3时 ，Φ2电极处于高电平，而Φ1电极处于低电平，故电荷聚集到Φ2电极下，实现了电荷从Φ1电极下到Φ2电极下的转移。

④ 同理可知，t=t 4时 ，电荷包从上一位的Φ1电极下转移到下一位的Φ1电极下。因此，时钟脉冲经过一个周期，电荷包在

Φ1

Φ2

t 1 t 2 t 3 图8-11(a) TCD1206二相驱动波形（Φ1、Φ2相位差1800）

t 4

CCD上移动一位。

3 .电荷注入

在CCD中，电荷注入分为两类：光注入和电注入。光注入方式：当光照射到CCD硅片上时，在栅极附近的体内产生电子—空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被其收集到势阱中形成信号电荷。电注入方式：有电流积分法和电压注入法。

4.电荷检测

CCD输出结构的作用是将CCD中信号电荷变为电流或电压输出，以检测信号电荷的大小。

早期的电流输出方式，由于集成度不高，寄生电容大，信噪比小，

已不再使用。浮置扩散放大器属于电压输出方式，目前采用最多。其基本结构和工作原理如下：

如图所示，给出了CCD 的电压输出电路。它是由放大管T 1 、复位管T 2 、和输出二极管T 3组成。

放大管T 1是源跟随器，复位管T 2工作在开关状态，输出二极管T 3始终处于强反偏状态。A 点的等效电容C 由T 3管的结电容加上T 1管的栅电容构成，它构成一个电荷积分器。此电荷积分器随T 2管的开与关，处于选通和关闭状态，称为选通电荷积分器。

如图所示为电压输出工作波形图。

V out

MOSFET （场效应管）

（直流偏置）

输出栅（器件内部，总打开）注：①. 对二相CCD ，只有Φ1、Φ2电极 ；

②.Φ2下电荷耦合进T 3 。

图8-12 CCD 电压输出电路

Φ2 Φ1 ΦR V out

图8-13

CCD 电压输出工作原理为： 在每个时钟脉冲周期内，随着时钟脉冲Φ1或Φ2的下降过程，就有一个电荷包从CCD 转移到输出二极管T 3的N 区，即转移到电荷积分器上，引起A 点电位变化为： ΔV 2=C

Q

-

（因为是N 沟道，信息电荷为电子，故加负号） 由于MOS 管T 1的电压增益为 A V =

L

m L

m R g R g +1

式中g m 为跨导，R L 为负载电阻，故T 1管源极输出电压变化为： V out =

L m L m R g R g +1C

Q

我们对V out 进行读出，然后T 2管栅极R G 在复位脉冲ΦR 的作用下导通，将电荷包Q 通过T 2管的沟道抽走，使A 点电位重新置在V RD 值，为下一次V out 读出作准备。

当ΦR 结束，T 2管关闭后，由于T 1管处于A 点的V RD 电位的强反偏状态，此积分器无放电回路，所以A 点电位一直维持在V RD 值，直到下一个时钟脉冲信号电荷到来为止。

二． CCD 摄像原理

CCD 摄像器件可分为线列和面阵两大类。本节仅以线列CCD 为例说明摄像原理。

V OD

加ΦR 脉冲

CCD 线列图象器件由光敏区、转移栅、CCD 移位寄存器、电荷注入、信号读出电路等几个部分组成。如图所示是一个N 个光敏元的线列CCD 。

CCD 摄像过程可归纳为如图所示的五个环节。

工作波形如图所示。

V OU t

图8-15 CCD 摄像过程图

Φ2 Φ1 ΦR V out

ΦP

Φt

各个环节分述如下：

1）积分在有效积分时间里，光栅ΦP处于高电平，每个光敏元下形成势阱，光生电子被积累到势阱中，形成一个电信号“图象”。2）转移就是将N个光信号电荷包并行转移到所对应的各位CCD 中，Φt处于高电平。

3）传输N个信号电荷在二相脉冲Φ1 、Φ2驱动下依次沿CCD串行输出。

4）计数计数器用来记录驱动周期的个数。通常计数器预置值定为N+m, m为过驱动次数。

光电探测技术发展概况

光电探测技术发展概况 学号：20121226465姓名：熊玉宝 摘要:本文扼要论述光电探测技术重要性，并简要地介绍了光电探测技术的几种主要方法及发展趋势。 关键词:光电；探测；技术 光电探测技术是根据被探测对象辐射或反射的光波的特征来探测和识别对象的一种技术，这种技术本身就赋予光电技术在军事应用中的四大优点，即看得更清、打得更准、反应更快和生存能力更强。 光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。光电探测包括从紫外光（0.2～0.4μm）、可见光（0.4～0.7μm）、红外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多种波段的光信号的探测。 新一代光电探测技术及其智能化，将使相关武器获得更长的作用距离，更强的单目标/多目标探测和识别能力，从而实现更准确的打击和快速反应，在极小伤亡的情况下取得战争的主动权。同时使武器装备具有很强的自主决策能力，增强了对抗，反对抗和自身的生存能力。实际上，先进的光电探测技术已成为一个国家的军事实力的重要标志。 现代高技术战争的显著特点首先是信息战，而信息战中首要的任务是如何获取信息。谁获取更多信息，谁最早获取信息，谁就掌握信息战的主动权。光电探测正是获取信息的重要手段。微波雷达和光电子成像设备常常一起使用，互相取长补短，相辅相成，可以获取更多信息，可以更早获取信息。前者作用距离远，能全天候工作；后者分辨率高，识别能力和抗干扰能力强。无论侦察卫星、预警卫星、预警飞机还是无人侦察机往往同时装备合成孔径雷达和CCD相机、红外热像仪或多光谱相机。为改进对弹道导弹的预警能力，美国正在研制的天基红外系统（SBIRS）拟用双传感器方案，即一台宽视场扫描短波红外捕获传感器和一台窄视场凝视多色（中波/长波红外、长波红外/可见光）跟踪传感器，能捕获和跟踪弹道导弹从发射到再入大气的全过程。美国已经装备并正在不断改进的CR-135S眼镜蛇球预警机，采用可见光和中波红外像机，能精确测定420km外的导弹发射，确定发动机熄火点，计算出它的弹道和碰撞点。最近在上面加了一台远程激光测距机，其作用距离可达400km。美国海军也在为战区弹道导弹防御

光电检测技术——棱镜式光谱仪原理

第十二章 光谱检测原理及应用 （光谱学与光谱分析） 光谱仪器是光电仪器的重要组成部分。它是用光学原理，对物质的结构和成份等进行测量、分析和处理的基本设备，具有分析精度高、测量范围大，速度快等优点。它广泛应用于冶金、地质、石油、化工、医药卫生、环境保护等部门；也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文探测等必不可少的遥感设备。 §12—1 棱镜式光谱仪原理 一． 光谱棱镜的分光原理 1． 棱镜色散公式 1665年牛顿发现了光的色散现象，他令一束平行的白光通过一块玻璃棱镜， 在棱镜后的屏幕上得到一条彩色光带。这就是最原始的色散模型。 如图12－1所示是通光棱镜主截面的光路图。 它是一个顶角为α的等腰三角形棱镜。光束的入射方向和出射方向的夹角θ为偏 向角。 折射定律为 n 0Sini 1=n Sini 1' n 0Sini 2'= n Sini 2 如果棱镜置于空气中，n 0≈1，则（1 Sini 1=n Sini 1' Sini 2'= n Sini 2 ----------(2) 如图可见 α= i 1'+ i 2 ----------(3) θ=（i 1- i 1'）+（i 2'- i 2） = i 1+ i 2'-( i 1'+ i 2) = i 1+ i 2'-α ----------(4) 将折射角与入射角的关系式（2）代入上式得 αθ-+=)sin arcsin(21i n i αα-??? ? ????????-+=)sin 1arcsin(sin arcsin 11i n n i ----------(5) 由（5）式可见，对于α角已定的光谱棱镜，当入射角i 1不变时，偏向角θ是折射率n 的函数。又因为n 是波长λ的函数，所以θ随波长的不同而不同。一束白光经棱镜后，各波 图12－1

(完整版)光学仪器基本原理习题及答案

第四章 光学仪器基本原理 1．眼睛的构造简单地可用一折射球面来表示，其曲率半径为5.55mm ，内部为折射率等于4／3的液体，外部是空气，其折射率近似地等于1。试计算眼球的两个焦距。用右眼观察月球时月球对眼的张角为1°，问视网膜上月球的像有多大？ 解；眼球物方焦距；当s ’=∞时，f=﹣5.55／﹙4／3﹣1﹚=﹣16．65㎜=﹣1．665㎝ 眼球的象方焦距：f ＇=s ＇=mm 2.2213455.534 =-? 当u=1°时，由折射定律n 1sinu 1=n 2sinu 2 U 1=1°n 1=1,n 2=4∕3 像高l ＇=f ＇tanu 2=f ＇sinu 2=f ＇×3∕4 sin1o =22.2×3∕4×0.01746=0.29mm 2．把人眼的晶状体看成距视网膜2㎝的一个简单透镜。有人能看清距离在100㎝到300㎝ 间的物体。试问：⑴此人看清远点和近点时，眼睛透镜的焦距是多少？⑵为看清25㎝远的物体，需配戴怎样的眼镜？ 解：人眼s ＇=2cm. S 1=100cm.s 2=300cm 近点时透镜焦距'f =21002 100+?=1.961cm 远点时透镜焦距f ＇=23002 300+? =1.987cm 当s =﹣25cm 时s '=﹣100cm ﹦﹣1m 34125.0100.1111=+-=---=-'= Φs s D 300=度 3．一照相机对准远物时，底片距物镜18㎝，当镜头拉至最大长度时，底片与物镜相距20 ㎝，求目的物在镜前的最近距离？ 解：.18.0m f =' m s 20.0=' 照相机成像公式： f s s '=-'1 11 556.020.01 18.01111-=+-='+'-=s f s m s 8.1-= 目的物在镜前的最近距离为m 8.1

光电检测技术教学大纲

《光电检测技术》教学大纲 课程编号： 302057020 课程性质： 选修 课程名称： 光电检测技术 学时/学分：32/2 英文名称： Optic Detecting Technology考核方式： 闭卷笔试 选用教材： 周秀云等编著，《光电检测技术及应 大纲执笔人： 尹伯彪 用》第2版，电子工业出版社 先修课程： 工程光学、传感器、测控电路等 大纲审核人： 专业教学指导组适用专业： 测控技术与仪器 一、 课程目标 课程具体目标为： 1.能根据光电检测系统组成，理解光电检测技术相关的参数； 2.能针对具体待检测量，选择合理的测量原理，设计光电检测系统，并能 选择合适的光源及光电检测器件； 3.能根据光电检测技术的特点，分析光电检测系统优缺点。 二、 教学内容 本课程作为测控技术及仪器专业的专业课程，学生通过本课程的学习，能够根据光电检测技术的特点，针对具体的工程问题，提出相应的光电检测方案，对该方案中的各环节选择相应的光电检测器件，并理解该系统的局限性。 1.光电检测技术概述（支撑课程目标1） 光电检测系统的基本构成、基本工作原理和基本结构形式。 要求学生：理解光电检测系统的基本构成、基本工作原理和基本结构形式。 理解光电检测技术相关的参数。 2.光电检测光源（支撑课程目标2） 光源的基本特性参数和常用的光源。 要求学生：能针对待检定量，选择光电检测系统的合适光源。 3.光电探测器件（支撑课程目标2） 光电导器件、光生伏特器件和光电发射器件的工作原理、主要参数和各自的应用场合。 要求学生：能针对待检定量，选择光电检测系统的光电探测器件。 4.光电成像器件（支撑课程目标2） 光电成像器件的主要特性参数和应用场合。 要求学生：能针对待检定量，选择光电检测系统的光电成像器件。

光电检测技术知识点

1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光生伏特效应）。 2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中 3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光生伏特模式）。 5、变象管是一种能把各种（不可见）辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件（CCD）主要有两大类，一类是电荷耦合器件（CCD），另一类是（SSPD）。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD（表面沟道电荷耦合器件）是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输 7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有（粉末、薄膜和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极（PEA）和负电子亲合势光电阴极（NEA），正电子亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。 11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。 12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相干）和（非相干）光源。 14、光纤的色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。 15、光纤面板按传像性能分为（普通OFP）、（变放大率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。 16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的（集光）能力，决定了能被传播的光束的半孔径角 17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有一个（真空管），其他元件都置于（真空管）。

《光电仪器原理与设计》

《光电仪器原理与设计》 MEA04007 本课程是一门专业技术课，适合于近测控技术与仪器，光学工程类各专业。本课程的目的是通过光电仪器原理与设计课程的学习，培养学生光电仪器原理分析、仪器使用和仪器系统设计能力。 本课程的任务是使学生以现有光、机、电、算基础知识为起点，通过常用光电仪器工作原理及设计原则的理论和方法的学习，从普遍规律和具体经验两方面提高对于光电仪器原理和设计的认知和掌握；熟知常用光电仪器的工作原理；掌握光电仪器重要组成部件的结构、功能及参数设计方法；培养学生进行总体设计的能力；为后续课程的学习和工程设计奠定理论基础和工程实践基础。 《Optoelectronic Instrument Principle and Design》 MEA04007 The objective of this course is to familiarize students with principles and basic design methods of commonly used optoelectronic instruments. Students will be trained to master the operating procedure of the instruments, distinguish the structure and function of each component, and present preliminary results of both overall design and parameter design. This course starts from basic physical principles adopted in optoelectronic instruments, and covers accuracy analysis of measuring instrument and modern instrument design methods such as ergonomics or optimum design. The focused functional contents include light sources, optical elements, detectors and metrical standards. Micro displacement technology for precision instruments and common alignment schemes are also introduced. Examples of conventional instruments like interferometers or microscopes are proposed to train the students to solve specific practical problems.

《光电仪器系统设计》期末复习

《光电仪器系统设计》复习 注：以下题目的答案仅供参考，部分题目的答案可能不够完整与严格。 第一章概论 一、什么是光电仪器，其基本作用有那些？ 以光学原理为基础，综合采用电子、计算机、机械等其他技术的各类仪器，用于对物质实体及其属性进行观察、监测、测定、验证、传输、变换、显示、分析处理与控制。 二、光电仪器的基本构成包括哪几部分，涉及哪些内容？ 光电仪器的构成——三大部分 ●机械部分：仪器的传动机构、联接机构、调整机构和壳体等 ●电子与微机控制部分：各种电子线路、照明、显示和计算机控制等 ●光学部分：由各种透镜、棱镜、平面镜、光栅和光纤等元件组合而成 三、光电仪器设计的指导思想是什么？ (1) 仪器的性能指标确定要合理，综合考虑应用场合和整体性能 (2) 经济性：不盲目追求复杂、高级方案，尽可能采用最简单、最经济的设计方案满足所提出的功能要求。 (3) 可靠性：可靠性差，就没有使用价值。 (4) 环保与安全性：不污染环境，对操作人员没有伤害。 (5) 效率：尽可能提高测量速度 (6) 寿命：充分考虑器件的寿命，易耗元件的更换，维护的方便。 (7) 封装和造型：总体结构安装、部件建的造型、细部美化等都要考虑，尽量使产品。 (8) 操作方便：操作要符合人们的习惯，尽可能节省人的体力和脑力。 四、光电仪器设计的原则是什么？ (1) 从原理上提高性能的原则 (2) 精度匹配原则：在分析基础上，对各部分精度分配恰当 (3) 最短传动链原则：影响精度的测量和传动链最短，零部件最少 (4) 零部件的标准化、系列化和通用化原则

(5) 便于加工和生产的原则 (6) 最佳性价比的原则 五、光学仪器如何进行分类？ ①按光学工作原理： ●反射原理：采用各种反射镜及其组合：潜艇观察镜、反光镜等 ●成像原理：显微、望远、投影、照相、OCT等 ●物理光学：干涉、衍射、偏振等 ●导波光学：纤维光学和波导光电仪器等 ②按经典光学应用分类： ●观察仪器：望远镜、显微镜等 ●测量仪器：测距仪、干涉仪、OCT等 ●瞄准： ●摄像：照相机 ③按光谱波段分类： ●可见光仪器：目视光学仪器、可见光成像仪器 ●红外光学仪器：红外夜视仪器、空间红外探测仪器 ●紫外光学仪器：紫外成像仪器、光刻机器 ④按现代光学用途分类： ●民用光电仪器：普通目视光学仪器、可见光成像仪器、CCD观察及成像仪器等 ●军用光电仪器：观测仪器、头盔夜视仪、空间红外探测仪器、各种军用装备等 ●空间光电仪器：飞机机载光电仪器、卫星光电仪器 六、光学仪器设计包括哪些程序？ (1) 确定设计任务：根据用户需求、发展要求来确定 (2) 调研：了解国内外同类产品、性能和特点 (3) 分析设计任务，制定设计任务书 (4) 方案设计： ①实现功能分析；

光电检测技术与应用-郭培源-课后答案

光电检测技术与应用课后答案 第1章 1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用： 家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度 检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检 测技术应用实例简介点钞机 （1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制 困难，故用于辨伪很准确。（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而 对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征 有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会 不同，利用这一原理，可以实现辨伪。 （3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm的蓝光），人民 币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞 票的荧光反映，可判别钞票真假。 （4）纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器 的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。

光电检测技术课程作业及答案(打印版)概要教学提纲

思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：

光电仪器课程设计

西安工业大学 课程设计论文 课题名称:__光电仪器课程设计____ 姓名: 学号: 专业: 学院: 指导老师： 时间：

目录 第一章引言------------------------------------------------------------------------------------------（1）1．1 国内外测径的主要方法-------------------------------------------------------------（1） 1.1.1 扫描阴影法--------------------------------------------------------------------------（1） 1.1.2 投影放大法--------------------------------------------------------------------------（2） 1.1.3 衍射法---------------------------------------------------------------------------------（3） 1.1.4 双光路成像法------------------------------------------------------------------------（4） 1.2 国内外光电测径系统的发展现状-------------------------------------------------（4）第二章细丝直径测量仪方案设计与系统分析--------------------------------------------（5）2．1 课题的方案设计-----------------------------------------------------------------------（5）2．2 细丝直径测量仪的工作原理--------------------------------------------------------（6）第三章光学系统系统设计------------------------------------------------------------------------（7）3．1照度匹配-----------------------------------------------------------------------------------（7）3．2照明方法-----------------------------------------------------------------------------------（8）3．3．照明系统的设计原则----------------------------------------------------------------（9）3．4 光源的选择及分析-------------------------------------------------------------------（11）3．5像系统分析-----------------------------------------------------------------------------（13）3．5．1成像物镜的设计--------------------------------------------------------------（13） 3．5．2 CCD镜头的选择-------------------------------------------------------------（14）第四章精度分析-----------------------------------------------------------------------------------（14）4．1系统误差分析----------------------------------------------------------------------------（14）4．1．1本系统中包含的误差-------------------------------------------------------（14） 4．1．2减小误差的措施--------------------------------------------------------------（16）第五章总结-------------------------------------------------------------------------------------------（17）5．1投影法测量系统的特点--------------------------------------------------------------（17）5．2结束语--------------------------------------------------------------------------------------（17）第六章致谢和参考文献------------------------------------------------------------------------（19）

光电检测技术介绍

?（一）检测 一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来 判别被测参数是否合格或参数量是否存在。测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量，而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大小和变化等情况。这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。 测量有两种方式：即直接测量和间接测量 直接测量是对被测量进行测量时，对以表读数不经任何运算，直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。 如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI，通过测量到的电压和电流，计算出功率。 直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。 光电传感器与敏感器的概念 传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。 从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。 在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。例如用电阻应变片测量电压时，就需要将应变片粘贴到售压力的弹性原件上，弹性原件将压力转换为应变力，应变片再将应变力转换为电阻的变化。这里应变片便是传感器，而弹性原件便是敏感器。敏感器和传感器随然都可对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测量转换为可用非电量，而传感器是把被测非电量转换为电量。 二、光电传感器是基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种传感器，广泛应用 于自动控制、宇航和广播电视等各个领域。 光电传感器主要噢有光电二极管、光电晶体管、光敏电阻Cds、光电耦合器、继承光电传感器、光电池和图像传感器等。主要种类表如下图所示。实际应用时，要选择适宜的传感器才能达到预期的效果。大致的选用原则是：高速的光电检测电路、宽范围照度的照度计、超高速的激光传感器宜选用光电二极管；几千赫兹的简单脉冲光电传感器、

光电检测原理与技术

一 填空题20分，每空1分 1波长在__________-的是红外辐射。通常分为_______、_______和远红外三部分 2辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足公式_________________,式中I e 0是面元 dS 沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为__________,也称为朗伯体。 3光辐射普遍形式的波动方程t J t P t E E ??-??-=??+???? μ μμε22220中，方程右边两项分别由________与________引起。 4 KDP 晶体沿z 轴加电场时，由________变成了双轴晶体，折射率椭球的主轴绕________轴旋转了45度角，此转角与外加电场的大小______，其折射率变化与电场成_______。 5 KDP 晶体横向运用条件下，光波通过晶体后的相位差包括两项：其中一项与外加电场无关，是由晶体本身__________引起的；另一项为电光效应_________。 6考虑到声束的宽度，当光波传播方向上声束的宽度L 满足条件___________,会产生多级衍射，否则从多级衍射过渡到单级衍射。 7要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上去的问题，这种将信息加载于激光的过程称为调制，光束调制按其调制的性质可分为______、______、______及强度调制等。 8依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为________、________和________三类。 二 简答题，共30分，每题6分 1光电探测器性能参数包括哪些方面。 2 光子效应和光热效应。 3 请简要说出InSb 和PbS 光敏电阻的特性。 4 为什么说光电池的频率特性不是很好? 5 直接光电探测器的平方律特性表现在哪两个方面? 三 推导证明，共10分，每题5分 1 已知热电晶体极板面积为A ，热电系数为β，负载电阻为R L ，热敏元件的吸收系数为α，热导为G ，且温度变化规律为t i Te T T ω?+?=0。证明热释电探测器的电压灵敏度为()() 222211H c L u G R A R τωτωαβω++=。 2已知光电二极管的反偏压V 及最大入射光功率P ，器件的暗电导为g,临界电导为g ’，器件 光点转换灵敏度为S ，证明合理的负载电阻为：SP g SP g g V R L ''1-???? ??-=。（画出线性化处理后的伏安特性曲线） 四 分析、计算题，共40分，每题10分 1 已知热敏器件的受光面为100mm 2,频率响应范围Δf 为1H Z ，器件初始温度为300K ，发射率为ε为100%，试推导并估算此热敏探测器的最小可探测光功率。（σ=5.67×10-12J/cm 2K 4,k B =1.38×10-23J/K ） 2输入信号U in 经过二极管整流后，输出信号为U ou =KU in ，现有一按正弦规律变化的经过隔直处理后的调幅输入信号为：U in =（1+msin Ωt ）sin ωt,其中的m 为调制度，Ω为调制频率，ω为载波频率，经过二极管整形后并按傅里叶级数展开，得到:

光电技术与光电检测技术概述

光电技术与光电检测技术概述 摘要：光电技术是以激光，红外，微电子等为基础的，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术 以及测量信息的光电处理技术等。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光 跟踪测量，激光测量，光纤测量，图象像测量等。它集中发展了光学和电子固有的技术优势，形成了许多崭新功能和良好的技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力，成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱，受到了各方面重视，从而得到了快速发展。 关键词：光电技术光电检测技术 引言 在当前信息化社会中，光电技术已成为获取光学信息或提取他信息的手段。它是人类能更有效地扩展自身能力，使视觉的长波延长到亚毫米波，短波延伸至X射线、γ射线，乃至高能粒子。并且可以在飞秒级记录超快速现象，如核反应、航空器发射等的变化过程。而且光电检测技术是一种非接触测量的高新技术，是光电技术的核心和重要组成部分。通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测，并转换为电信号，经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、处理，最后得出所需检测物的几何量或物理量等参数。因此，光电检测技术是现代检测技术的重要手段和方法，是计量技术的一个重要发展方向。 一、光电技术与光电检测技术的含义 现代科学技术发展的一个显著性特点是纵横交叉，彼此渗透，边缘科学不断露头和进展迅速。由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统的一般原理，因此在电系统中的许多行之有效的理论和分析方法都可以移植到光学中来。随着大规模集成电路的发展，光学也开始向集成化发展。 光电技术是以激光，红外，微电子等为基础的，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。它集中发展了光学和电子固有的技术优势，形成了许多崭新功能和良好的技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力，成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱，受到了各方面重视，从而得到了快速发展。 光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图象像测量等。 光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，是21世纪的尖端科学，它将对整个科学技术的发展起着巨大的推动作用。同时它本身涵盖了众多的科学技术，它的发展带动了众多科学技术的发展，并在交流与发展的过程中，形成了巨大的光电产业。 二、光电技术与光电检测技术的发展 光电技术与光电检测技术的发展主要是在1960年成功研制红宝石激光器以后，接着又发明了He-Ne激光的气体激光器和GaAs半导体激光器等。激光器的发明为光电技术与光电检测技术的发展给与了革命性的推动，因为它不断给光电检测器提供主动照明的可能，而且有了传送、接收和加工

医学仪器原理及设计试题库(2016)

一、简答题 第一章 1、简述医疗器械的定义。 指那些单独或组合应用于人体的仪器、设备、器具、材料或其它物品，包括所需要的软件； 2、简述生物医学信号的基本特征。 不稳定性非线性概率性 3、简述医疗仪器的特殊性。 噪声特性、个体差异与系统性、生理机能的自然性、接触界面的多样性 操作与安全性 4、画出医学电子仪器的结构框图，简述各组成部分的作用 （1）被测量（被测对象）：需要医学仪器测量的人体的物理量、化学量、特性和状态等。 （2）传感器：传感器是将一种能量转换成另一种能量的器件。 （3）生物信息的处理：为了从检测到的信号中获得更多的有用信息，同时使信息的特征更明确、更 准确、更直观 （4）生物信息的记录与显示系统：记录显示，供人可直接观察 5、简述医学仪器的主要技术指标。 准确度：衡量仪器测量系统误差的一个尺度 精密度：指仪器对测量结果区分程度的一种度量 输入阻抗：外加稳态作用力输入变量X1 （如电压、力、压强等）与相应稳态流速输入变量X2 （如电流、速度、流量等）之比为仪器的输入阻抗。 灵敏度：指输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。 频率响应：仪器保持线性输出时，允许其输入频率变化的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度 信噪比：定义为信号功率PS与噪声功率PN之比 零点漂移：仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）和恒定条件下，输出量偏离原来起始值而上、下漂动、缓慢变化的现象 共摸抑制比：放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比 6、简述医学仪器的设计步骤。 （1）建立生理模型（2）系统设计（3）试验样机设计（4）动物实验研究 （5）临床试验（6）医疗仪器新产品的审批和注册

光电检测技术与应用期末考试复习资料

光电检测技术与应用期末考试复习资料 1、光电信息技术是以光电子学为基础，以光电子器件为主题，研究和发展光电信息的形成、 传输、接收、减缓、处理和应用的技术。 2、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量并归属到某一范围带，以此来判别被测 参数是否合格或参数量是否存在。测量是将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 3、光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。 4、光电检测技术是将光学技术与电子技术相结合实现各种量的检测，具有以下特点：a、 高精度，b、高速度，c、远距离、大量程，d、非接触测量，e、寿命长，f、具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。 5、在物质受到辐射光照射后，材料的电学性质发生了改变的现象称为光电效应，光电效应 可分为外光电效应和内光电效应。 6、内光电效应是指受到光照射的物质内部电子能量状态产生变化，但不存在表面发射电子 的现象。 7、响应时间是描述检测器对入射辐射响应快慢的一个参数。 8、光电检测器的工作温度就是最佳工作状态时的温度，它是光电检测器重要的性能参数之 一。 9、光电耦合器件的主要特性为传输特性与隔离特性。 10、散粒噪声或称散弹噪声，即穿越势垒的载流子的随机涨落所造成的噪声。 11、Is=1/2＠A2+＠A2d（t）式中：第一项为直流项，若光电检测器输出端有隔直流电 容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。 12、热噪声是指载流子无规则的运动造成的噪声，存在于热河电阻中，与温度成正比， 与频率无关。 13、光外差检测系统对检测器性能的要求：a、响应频带宽，b、均匀性好，c、工作温 度高。 14、光波导是指将以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约束并引导光波在 光纤内部或表面附近沿轴线方向传播。 15、光纤一般由两层光学性质不同的材料组成，它由折射率n1较大的纤芯和折射率n2 较小的包层同心圆柱结构。 16、将光电信号转换成0、1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。 17、在图像识别与图像测量等应用领域常将视频信号的A/D数据采集方法分为“板卡 式”和“嵌入式”。 18、在要求光电检测系统的精度不受光源的稳定性的影响下，应采用浮动阀值二值化 处理电路。 19、HI1175JCB为高速A/D转换器，其最高工作频率为20MHz，DIP封装的器件，转换 器提供参考电源电压。 20、锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器，三个主要部分：信号通道、 参考通道和相敏检波。 21、相敏检波由混频乘法器和低通滤波器组成，所用参考方式是方波形式。 22、光纤的特性：损耗和色散 23、引起光纤损耗的因素可归结为：吸收损耗（吸收引起）色散损耗（材料引起）。 24、光纤色散可分为：a、材料色散b、波导色散c、多模色散。 25、功能型传感器可实现传光和敏感的作用，而非功能型传感器光纤只起传光作用。

光电检测-报告

摘要 设计了一种应用于微光夜视仪检测设备中低噪声的光电检测系统，分析了电路中产生的主要噪声，并提出了抑制方法。系统采用光敏二极管作为光电检测器件，并利用单片机实现了光照度的实时显示与超差报警以及与上位机的通信。关键词：单片机；光电检测电路；光电二极管 Ａｂｓｔｒａcｔ Ａｌｏｗｎｏｉｓｅｌｉｇｈｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒａｎｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｎｏｉｓｅｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｔｕｄｙｈｏｗｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｍ．Ｉｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｉｓｕｓｅｄａｓｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙｏｆｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｌａｒｍａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｐhｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ． 0 引言 夜视技术在军事、工业、农业、科学研究、医药卫生等领域有着广泛的应用，特别是在军事方面的需求是夜视技术发展的原动力。在现代战争中，为了提升战争的突然性以及扩大战争的时间范围和空间范围，需要部队在星光或月光等微弱光照度情况下对战场进行侦查和监控，这就必须依靠夜视技术，所以，微光夜视仪设备的可靠性将直接影响到军队的战斗力。要确保每一个装备的夜视仪都是合格的，就对检测设备的技术指标提出了很高的要求。为模拟实际中的夜天光环境，在微光夜视仪检测设备中的光源要求色温为２８５６Ｋ，光照度的变化不超过±１０％。光应力源是否符合要求直接决定了整套系统工作的稳定性及判断结果的准确度，所以，为了保证检测设备的检测精度以及检测结果的准确性，要求对光源的照度变化进行实时监测。当光源变化超出规定范围时，能够及时报警，提示进行设备维修或光源的更换。 １系统设计与工作原理 系统主要包括：光电检测电路、光照度显示模块、超差报警模块、串口通信模块。具体原理是通过光电检测电路将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号，再通过ＡＤＣ将电压信号转换为数字信号送入单片机，单片机将数据进行补偿算法获得精确的实际采样值，控制数码管显示实时光照度，一旦光照度不符合设计指标，则通过报警灯及蜂鸣器进行报警，同时，通过ＲＳ２３２串口与上位机进行通信。系统原理框图如图１所示。

光电测试技术复习资料

PPT中简答题汇总 1.价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。施主能级和受主能级的定义及符号。 答： 价带：原子中最外层电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带；E V(valence) 导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；E C(conduction) 禁带：导带与价带之间的能量间隔称为禁带。Eg(gap) 施主能级：易释放电子的原子称为施主，施主束缚电子的能量状态。E D(donor) 受主能级：容易获取电子的原子称为受主，受主获取电子的能量状态。E A（acceptor） 2.半导体对光的吸收主要表现为什么？它产生的条件及其定义。 半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。 产生本征吸收的条件：入射光子的能量（hν）要大于等于材料的禁带宽度E g 3.扩散长度的定义。扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。多子和少子在扩散和漂移中的作用。 扩散长度：表示非平衡载流子复合前在半导体中扩散的平均深度。 扩散系数D（表示扩散的难易）与迁移率μ（表示迁移的快慢）的爱因斯坦关系式： 页脚内容1

D=(kT/q)μkT/q为比例系数 漂移主要是多子的贡献，扩散主要是少子的贡献。 4.叙述p-n结光伏效应原理。 当P-N结受光照时，多子（P区的空穴，N区的电子）被势垒挡住而不能过结，只有少子（P区的电子和N区的空穴和结区的电子空穴对）在内建电场作用下漂移过结,这导致在N区有光生电子积累，在P区有光生空穴积累，产生一个与内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。 5.热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？ 在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。 因为在恒定光辐射作用下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的光辐射不会有响应。 6.简述红外变象管和象增强器的基本工作原理。 红外变象管：红外光通过光电导技术成象到光电导靶面上，形成电势分布图象，利用调制的电子流使荧光面发光。 象增强器：光电阴极发射的电子图像经电子透镜聚焦在微通道板上，电子图像倍增后在均匀电场作用下投射到荧光屏上。 7.简述光导型摄像管的基本结构和工作过程 页脚内容2