第三章
P88－3
光电倍增管的暗电流对信号检测有何影响，使用时如何减 少暗电流？
暗电流为无光照时光电倍增管的输出电流，对测量缓变弱 信号不利。减少暗电流的方法： （1）对光电倍增管致冷，以减少阴极和倍增极的热电子 发射； （2）对暗电流进行补偿 （3）对光信号调制，并对光电倍增管输出信号滤波
第三章
P33-5：
空腔处于某温度时λm=650nm，如果腔壁的温度增加， 以致总辐射本领加倍时， λm变为多少？
第二章
P62－１
对光子探测器和热探测器特性上的差别列表作一比较。
原 理
光子探测器 热探测器 晶体中的电子吸收光 材料吸收辐射温度 子能量跃迁到高能态， 升高，从而特性发 从而特性发生变化。 生变化。
第三章
P88－1
为什么负电子亲和势光电阴极材料的量子效率高，而且光 谱范围可扩展到近红外区？
一般半导体光电子发射材料的长波限为hc/(Eg+EA),而负电 子亲和势材料的长波限为hc/Eg。对于许多常用光电子材 料，如Si的禁带宽度1.1ev，对应的长波限为1.1μm， GaAs的禁带宽度1.4ev，对应的长波限为0.89μm。因此长 波限扩展到了红外。 吸收光子跃迁到导带的电子，在向表面迁移的过程中 ，因与晶格碰撞而能量降低变为热化电子（能量接近导带 低）。对于负电子亲和势材料，热化电子也能逸出，因此 逸出深度深，量子效率高。
光谱响应 有长波限 响应时间 响应时间短 响应度 响应度高
全波长均匀响应 响应时间长 响应度低
第二章
P62－2
试以光电导探测器为例，说明为什么光子探测器的工作 波长越长，工作温度越低。
工作波长长，长波限长，禁带宽度或杂质电离能小，容 易产生热激发，需降低温度，以减少热激发概率，降低 暗电流和噪声。
也可根据亮度守恒 太阳可看作 圆形面光源 亮度：Le太 面积：S太
r
R
β=32＇ E地=13.5 KW/m2 A地=1 m2
补充： 有一温度T=1000K，出口直径Φ=6mm的黑体辐射源， 求①距出口L=0.2m处的辐照度，②若在距出口L=0.2m处 放置面积100mm2的光电探测器，该光电探测器接收到的辐 射功率。
第二章 P62－3
说明光电导器件、P-N结光电器件和光电子发射器件 的禁带宽度和截止波长的关系。
本征光电导：
杂质光电导： P-N结光电器件： 光电子发射器件：
Eg：禁带宽度
Ei：杂质电离能
EA:电子亲和势
第二章 P62－6
探测器的D*=1011 cm·Hz1/2·W-1,探测器的光敏面的 直径为0.5cm,用Δf=5×103Hz的光电仪器，它能探测的 最小辐射功率为多少？
作业 p33-3
如果忽略大气吸收，地球表面受太阳垂直照射时，每平 方米面积接受的辐通量为13.5KW。假设太阳辐射遵循兰伯特 定律，试计算它在每平米面积上发射的辐通量。（从地球看 太阳的张角为32＇） 太阳可看作 圆形面光源 亮度：Le太 面积：S太
r
R
β=32＇ E地=13.5 KW/m2 A地=1 m2 Ω地=A地/R2
第八章
P247-1
1.对光辐射调制有哪些优点，对光电信号调制有哪些途径。
对光辐射调制，一方面利于克服背景干扰，另一方面使光辐射 携带信息。同时，对光辐射调制还能克服电子电路所固有的直 流漂移和1/f噪声等缺点。
内调制：在光源内进行调制，光源发出调制光波。如直接对发 光二极管电源进行调制，即可使其产生调制光。 外调制：在光源外进行调制，如调制盘可实现光强调制，声光 调制可实现光频率、相位调制，电光调制可实现光强或相位调 制。
r=3mm
L S = π r2 Me = σT4＝5.67W/cm2 Le = Me /π=1.80W/cm2
• 氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通 量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为 1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透 射比应为多少？ 答：对于波长632nm的光，人眼的光谱光视效率为0.265 所以其光谱光视效能为 K=Km * V=638 * 0.265 lm/W=181 lm/W =K * P =181*0.003=0.543 lm 故此光束的光通量为 v -3 rad -3)2 * sr 激光束的发散半角10 时，光线方向上的球面度为d=(10 = r2= (0.005)2 m2 放电毛细管的截面积为，dSn =v / (d dSn )=2.2*1011 cdm2 故激光亮度为：Lv 11 cd 2=4.54*10-8 /L =1cd/cm/2.2*10 m 故保护眼镜透射比为 =Lmax v
I V 光照1 光照2
E0
RL －
RL 反偏
＋ 零偏
P151-3
第五章
3.光伏探测器的响应时间受哪些因素影响？常用光伏器件响应 时间为多少量级？提高响应频率有哪些常用方法。
光伏探测器的响应时间τ=τn+τd+τc， τn为扩散时间，τd 为漂移时间， τc=RLC,为电路的RC时间常数。一般响应时间达 ns级。提高响应频率的方法有：选用高速器件如PIN型、提高 反偏电压（以减小结电容）、采用较小负载电阻等。
第四章
P118-5
5.已知CdS光电导探测器的最大功耗为40mW，光电导灵敏度 Sg=0.5×10-6s/lx，暗电导g0=0,若给CdS光电导探测器加 偏置电压20V，此时入射到CdS光电导探测器上的极限照 度为多少？
V2 P V 2g R V 2 ( g 0 Sg E ) V 2 Sg E P 40 103 E 2 2 lx 200lx 6 V S g 20 0.5 10
第四章
P118-4
4.光电导探测器的内增益与哪些量有关？为什么说内增益系数是一个随
机变量？ （1）光电导探测器的内增益G =τ0/ τd, τ0为载流子平均寿命， τd 为载流子渡越时间。 τ0=l/v，l为半导体长度，v为平均漂移速率。 （2）由于载流子平均寿命、渡越时间均为统计平均值，因此内增益也 是一个统计平均值。 主要掌握（1）
0.6 暗电流I D A 0.4 A 1.5 2.4-0.6 光电流I P＝ A 1.2 A 1.5 I 1.2 灵敏度SI P A / lx 0.012 A / lx E 100
－ ＋
第六章
P170-2
2.通过测量热释电探测器的频率响应曲线能否确定热时间常数 τH和电时间常数τE ，如何确定。 能，热释电探测器的响应率为
P151-1
第五章
1.给出光伏探测器的光伏和光导模式，并比较其特点。
光伏模式无需偏压，工作于伏安特性的第四象限，输出电压与 光强非线性。光伏器件多工作于光导模式，包括反偏和零偏两 者偏置模式。反偏时工作于第3象限，有暗电流，零偏时工作 于I轴，无暗电流。光导模式时光电流与光强为线性关系。 I RL V 光伏模式－自偏 光照1 光照2 E0
第三章
P88－12
(1) 画出具有11级倍增极，副高压1200V供电，均匀分压的光电 倍增管的工作原理图，分别写出各部分名称，标出Ik，IP，ID的 方向。 （2）若该倍增管的阴极灵敏度SK为20μA/lm，阴极入射光的照 度为0.1lx，阴极有效面积为2cm2，各倍增极二次发射系数均相 等（δ=4），光电子的收集率为0.98，各倍增极的电子收集率 为0.95，计算放大倍数和阳极电流。 （3）设计前置放电路，使输出的信号电压为200mV。计算放大 器的有关参数，并画出原理图。
响应时间短、暗电 增益高、响应时间短、有非线性、 特点 流小、灵敏度高、 增益受偏压及温度影响大 线性度好。 应用 弱光探测、光子计数、光通信等 应用广泛
第五章
补充： 图为一光伏探测器和一理想运算放大器构成的光电探测电路 ，无光照时输出4V。求光电探测器的暗电流和光电流灵敏度。 RL=1.5M
（1）
光阴极 D1 D2 D3 IK
···
阳极 D11
IA ID RL
-1200V
GND
（2）
G=(0.95×δ)11×0.98=2.34×106 IK=SK×E×A=20×0.1×2×10-4μA=4×10-4μA IA=SK×G=936μA
（3） RL=Vo/IA=214Ω
光阴极
D1 D2 D3 IK
P151-5
第五章
5.Si-APD与Si-PIN光电探测器特点（原理、特性、应用）。
Si-APD 光生载流子在较强内电场作用下， 获得较高能量，与晶格碰撞时产 生电离，激发新的电子－空穴， 原理 新的电子－空穴在电场作用下获 得能量，又产生新的激发，光电 流得到倍增。 Si-PIN 其工作原理与PN结 光电二极管相似， 由于中间增加了本 征层，耗尽层宽度 大大增加。
P88－7
分析电阻分压器的电压再分配效应和负载电阻的反馈效应， 怎样才能减少这些效应的影响？ （1）分压电阻的电压再分配：当信号电流较大时，接近阳极的 倍增极从分压电阻链中取走的电流较大，影响了分压电阻两端 的电压：后几级电压减小，前几级电压增大，从而影响倍增系 数，产生非线性。 解决方法：减小分压电阻以提高分压电阻链电流；或用稳压管 替代后几级分压电阻；脉冲工作模式时，可在后几级分压电阻 上并联电容。 （2）负载电阻的反馈效应：信号电流较大时，负载电阻上的压 降较大，导致阳极和最后倍增极间电压减小，影响阳极对电子 的收集率，从而产生非线性。解决方法：减小负载电阻，或用 运放代替负载电阻。
RV ( )
AD RL
1 2 H 2 1 2 E 2
其随ω的变化规律如图所示两个拐点（峰值的0.707）分别对 应1/τH和1/τE，一般τH>τE。为确定哪个是1/τH，哪个是 1/τE，可改变RL重测， τE对应的拐点位置会发生变化。