光电检测技术考试试卷
光电检测技术期中考试试卷
2014
一．选择题（20分）
1．对于费米能级，以下说法不正确的是（ ）
A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级
B 电子占据率为0.5时所对应的能级
C p 型半导体材料费米能级靠近价带顶
D n 型半导体材料费米能级靠近价带顶
2．负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的的电子（ ）
A 不是冷电子，而是热电子
B 不是热电子，而是冷电子
C 既是冷电子，又是热电子
D 既不是冷电子，也不是热电子
3．下列器件按照响应速度由快到慢的顺序，正确的是（ ）
A PIN 光电二极管 PN 结光电二极管 光电三极管 光敏电阻
B PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 光电三极管
C 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管
D PN 结光电二极管 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻
4．下列探测器的光－电响应时间，由少数载流子的寿命决定： （ ）
A 光电导探测器
B 光电二极管
C 光电倍增管
D 光电倍增管
5．对于光敏电阻，下列说法不正确的是( )
A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系
B 光敏面做成蛇形，有利于提高灵敏度
C 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动
D 光敏电阻具有前历效应
6．下列光源中哪一种光源，可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源：（ ）
A 氘灯
B 低压汞灯
C 色温2856K 的白炽灯
D 色温500K 的黑体辐射器
7．当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（ ）
A.向短波方向移动
B.向长波方向移动
C.不移动
D.均有可能
8．表中列出了几种国外硅APD 的特性参数
根据表中数据，要探测830nm 的弱光信号，最为合适的器件是 （ ）
A C30817E
B C30916E
C C30902E
D C30902S
9．已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K 标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为uW uA S e /5=，
lm A o S v /4.=，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（ ）
A. 甲场灵敏度高
B. 乙场灵敏度高
C. 甲乙两场灵敏度一样高
D. 无法比较
10．不具有增益的探测器是（ ）
A APD
B 光电池
C 光敏电阻
D 光电三极管
二．判断题（每题1分，共10分）
1．探测率是一个反映探测器探测能力的物理量，探测率越大，说明探测器的探测能力越强。（ ）
2．在弱辐射作用的情况下，半导体的光电导效应与入射辐射通量的关系是线性的。（ ）
3．光电导器件的时间响应都较小，适合于探测窄脉冲光信号。（ ）
4．光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动。（ ）
5．光敏电阻的恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。（ ）
6．被照明物体表面的辐射照度和光源与物体表面的距离平方成反比。（ ）
7．光电倍增极在使用过程中队入射光没有特殊要求。（ ）
8．负电子亲和势光电阴极是真空能级在导带之下，从而使有效的电子亲和势为负值。（ ）
9．本征光电导器件的长波限可以达到130um 。（ ）
10．辐射出射度Me 与辐射照度Ee 的定义式都是：某点处面元的辐通量e d Φ除以改面元的面积dA 的商，所以这两个物理量是具有相同的概念。（ ）
三．填空题（每空2分，共20分）
1．100W 标准钨丝灯在0.2sr 范围内所发出的辐射通量为
2．已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.4um ，则该材料的禁带宽度为
3．设某光敏电阻在100lx 光照下的阻值为2Ωk ，且已知它在90~120lx 范围内的9.0=γ。则该光敏电阻在110lx 光照下的阻值为
4．某一探测器灵敏度为10μA/μW ，噪声电流为0.01μA ，信电流为20μA ，此探测器的噪声等效功率
（NEP ）为
5．在光电倍增管中，吸收光子能量发射光电子的部件是
6．光电阴极中因电子热能大于逸出功而产生的发射称为
7．光照时产生的光生载流子在外加电场作用下，所形成的外部光电流与电子形成的内部电流之比称为
8．象限探测器和光电位置传感器(PSD)相比较，存在死区的是
9．功率谱大小与频率无关的噪声称为
10．吸收率小于1，但近似地为一常数，这样的物体称为
四．简答题（每题5分，共25分）
1. 硅光电池的开路电压为U oc ，当照度增大到一定时，为什么不再随入射照度的增加而增加，只是接近0.6V ? 在
同一照度下，为什么加负载后输出电压总是小于开路电压?
2. 说明叫做NEA ？为什么NEA 材料制成的光电阴极灵敏度极高？
3. 依据光照产生光电子是否逸出材料表面，光电效应可以分为内光电效应和外光电效应。所学过的光电效应中，
哪些属于内光电效应？哪些属于外光电效应？为什么外光电效应对应的截止波长比较短？
4. 光伏探测器的频率响应特性明显优于光电导探测器。试从光电导效应和光伏效应的机理上加以解释。
5. 解释杂质光电导探测器：a 常用于中远红外探测；b 通常必须在低温条件下工作？
五．（6分）一个100W 的光源，发出的光由860nm 、555nm 和460nm 三种光组成，辐射通量分别为Φe （860）=5W 、
Φe （555）=55W 和Φe （460）=25W ，求（1）发出的光通量Φv ；（2）光源的辐射效率；（3）光源的发光效率。
六．（6分）一个InGaAs APD 管在倍增因子M=1时，入射波长m μλ55.1=时量子效率η
=60%，加偏置电压工作时倍
增因子M=12，试计算
1）入射功率为20nW ，APD 管得光电流为多少？
2）倍增因子为12时，APD 管得光谱响应度为多少？
七．（7分）GDB20光电倍增管的阴极光照灵敏度为60μA/lm ，阴极面的有效直径
为15mm ，倍增级数为11级，阳极光照灵敏度为100A/lm ，长期使用时阳极电流应
限制在4μA 以下。
试问:
(1) 期使用时，光电倍增管阴极面的极限入射光通量为多少？
（2）构成该光电倍增管的倍增极的二次电子发射系数？
八．（6分）在如图所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为12V，R b为820Ω，R e为3.3kΩ，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为6 V，光照为40lx时，输出电压为6V，设光敏电阻在30到100lx之间的 =0.7，晶体三极管U be=0.7V
试求：（1）输出电压为7伏的照度为多少lx？