光电子技术作业3

一、选择题

1、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（ A B D ）

A. 线行好，按比例地将光信号转换为电信号 B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号 C. 产品结构简单，易维护 D. 性能稳定，噪声小 2、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（ B ）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。

A. 电流 B. 电压 C. 功率 D. 电阻 3、光子探测是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（ A ）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。

A. 光子效应 B. 霍尔效应 C. 热电效应 D. 压电效应 4、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫( B ) A. 光电效应 B. 光电导现象 C. 热电效应 D. 光生伏特现象 5、利用温差电势现象制成的红外探测器称为( A )红外探测器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。

A. 热电偶型 B. 热释电型 C. 热敏电阻型 D. 热电动型

6、在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于( D )

A. 外光电效应 B. 内光电效应 C. 光电发射 D. 光导效应 二、判断题

1、当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。 （ ×） 2、光电池是利用光生伏特效应，直接将光能转换为电能的光电器件。（ √ ） 3、当恒定的红外辐射照射在热释电探测器上时，探测器才有电信号输出。（ × ） 三、填空题（20分，2分/题）

1、红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线，但实际上它与其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物质，只要它的温度高于_ O K _，就会有红外线向周围空间辐射。

2、内光电探测器可分为_光电导、光伏特、光磁电探测器_ 3光电二极管是指以光导模式工作的结型光伏探测器， 常见的光电二极管有 Si光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管、肖特基势垒光电二极管光伏二极管 等类型（写出两种）。

4、光子效应是指 指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。 ，其主要特点有： 对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快 。 四、简答题（40分，5分/题）

1、 简述以下概念：外光电效应、内光电效应。

答：外光电效应：是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。

内光电效应：是光电效应的一种，主要由于光量子作用，引发物质电化学性质

变化。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。

2、请比较光电二极管与光电池的异同？ （此题答案有待补充，求高手指教！） 答：相同点：二者都是由PN结组成的半导体器件，都能把光信号转换成电信号。

不同点：光电二极管是在反向电压作用下工作的，而光电池是工作在光照零偏条件下的。

1

3、 说明光电倍增管的原理。

答：当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。

4、说明光敏电阻的敏感机理。

答：光敏电阻阻值对光照特别敏感，是一种典型的利用光电导效应制成的光电探测器件。当光照射到半导体材料时，材料吸收光子的能量，使非传导态电子变为传导态电子，引起载流子浓度增大，导致材料电导率增大，此时材料电阻值将减小；即电阻值随入射光的强弱而变化，入射光强时电阻减小，入射光弱时电阻增大。

5、简述什么是光电导的弛豫现象以及响应时间。

答：光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的，同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这种现象即为光电导的弛豫现象；

光电导的响应时间又分上升时间和下降时间，是描述弛豫现象过程长短的物理量。上升时间表示光电导体受光照时光生载流子浓度从零增长到稳态值63%时所需的时间，下降时间表示从停光前稳态值衰减到37%时所需的时间。

6、简述光电池的工作原理。

答：光电池是一种直接把光能转换成电能的器件，它根据光生伏特效应原理，当P-N结受光照时激发出光生电子—空穴对而扩散进PN结，之后被内电场分离开而形成开路电压，此即光照零偏PN结产生开路电压的效应（即光伏效应）。

2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kdk3.html