光电子技术第五版安毓英

光电子技术解答

（收集整理版）

配套 光电子技术（第三版）

安毓英 编著

电子工业出版社

习 题1

1. 设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

S l0 Rc

第1题图

1

d?eπRc2解：Ie?， d??2

d?l0

πRc2d?e?Ied??Ie2

l0

2. 如图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。

?s ?Ac

Le l0 ?As ?c

第2题图

解：用定义Le?d?edIe和Ee?求解。

dA?Arcos?r3.假设有一个按郎伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度Le均相同。试计算该扩展源在面积为Ad的探测器表面上产生的辐照度。 解：辐射亮度定义为面辐射源在某一给定方向上的辐射通量，因为余弦辐射体的辐射亮

度为

Le?dIeo?L

课后题答案

1.1设半径为Rc的圆盘中心发现上，距圆盘中心为l0处有一辐射强度为Ie的点源S，如下图所示。试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。

思路分析：要求?e由公式Ee?题过程如下： 法一

d?ed?e，Ie?都和?e有关，根据条件，都可求出。解dAd?Ee?故：?e?d?e dA2?Rc?0EedA

Ie l02又：Ee?代入上式可得：

?e?法二：

Ie2 ?Rc2l0Ie?d?e d??e??2?Rc2l00Ied?

Ie?Rc2?e?2

l01.2如下图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，?s；

试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。

思路分析：若求辐射照度Ee，则应考虑公式Ee?虑如何求Ie。通过课本上的知识可以想到公式Le?题过程如下：

解：

Ie。又题目可知缺少Ie，则该考2l0dIe，通过积分则可出Ie。解

dScos?Ee?由Le?Ie 2l0dIe可得

dScos?Ie???As0Lecos?dS

= Lecos??As，故：

Ee?IeLecos??As ?22l0l01.3假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射

第一章

1. 设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为

d??dSr2Ie??d?ed?Rc，

S ?0sin?d?d??2??1?cos??l0l0?Rc22l0 Rc 且

??2??1???????l0l0?Rc22第1.1题图

?? ??所以?e

??Ied??2?Ie?1???2. 如图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。 解：亮度定义:

Le?dIe?Arcos?r

?s Le 强度定义:Ie?d?ed?

?Le?Ascos?sd? ?As ?Ac l0 第1.2题图

?c 可得辐射通量：d?e

20在给定方向上立体角为：d???Accos?cl

d?edA?Le?Ascos?scos?cl20则在小面源在?Ac上辐射照度为：Ee?

3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度Le均相同，试计算该扩展源在面积为Ad的探测器表面上产生的辐

课后题答案

1.1设半径为Rc的圆盘中心发现上，距圆盘中心为l0处有一辐射强度为Ie的点源S，如下图所示。试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。

思路分析：要求?e由公式Ee?题过程如下： 法一

d?ed?e，Ie?都和?e有关，根据条件，都可求出。解

d?dAEe?故：?e?d?e dA2?Rc?0EedA

Ie l02又：Ee?代入上式可得：

?e?法二：

Ie2?R c2l0Ie?d?e d?Ied?

?e??2?Rc2l00Ie?Rc2?e?2

l01.2如下图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为

?s；被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，

试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。

思路分析：若求辐射照度Ee，则应考虑公式Ee?虑如何求Ie。通过课本上的知识可以想到公式Le?题过程如下：

解：

Ie。又题目可知缺少Ie，则该考2l0dIe，通过积分则可出Ie。解

dScos?Ee?由Le?Ie 2l0dIe可得

dScos?Ie???As0Lecos?dS

= Lecos??As，故：

Ee?IeLecos??As ?l02l021.3假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射

第一章

1. 设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

d?ed?， 解：因为

RcdSd??2??sin?d?d??2??1?cos??0r 且 ??l0??2??1??l02?Rc2?????l0?? 所以?e?Ied??2?Ie1?2?l0?Rc2???Ie?S l0 Rc 第1.1题图

2. 如图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线

与l0的夹角为?s；被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。

dIe?s ?Arcos?r Le l0 解：亮度定义:

?As ?c d?e强度定义:Ie?

d?第1.2题图

可得辐射通量：d?e?Le?Ascos?sd?

?Acos?在给定方向上立体角为：d??c2c

l0d?L?Acos?cos?c则在小面源在?Ac上辐射照度为：Ee?e?es2s

dAl0Le??Ac

3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度Le均相同，试计算该扩展源在面积为Ad的探测器表面上产生的辐

学科课件

第7章 PWM控制技术一 PWM的基本原理二 PWM控制方式(1)计算法 (2)调制法

结合

三 PWM在逆变电路中的应用(电压型) 四 PWM调制方式

学科课件

7.1 PWM的基本理论理论基础

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有 惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积 指环节的输出响应波形基本相同

学科课件

思考：利用上理论，如何用一系列方波等效一个正弦波？

学科课件

思考：若要改变等效输出正弦波幅值，可采用什么措施？

按同一比例改变各脉冲宽度即可。

学科课件

u

O若 等 效 为 正 弦 波

> ω tPWM波形

SPWM波形

当然，SPWM波形远不止这一种。

学科课件

直流斩波电路 等幅PWM波： 输入电源是恒定直流 PWM逆变电路 不等幅PWM形： 输入电源是交流或不是恒定的直流

u

o

ωt基于面积等效原理进行控制，本质是相同的

学科课件

PWM波形可等效为各种波形：面积等效原理 –直流斩波电路–SPWM波20V

直流波形 正弦波形

–等效成其他所需波形，如:

0V

-20V

0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

黄色：

所需波形

红色：等效的PWM波

学科课件

7.2 PWM的控制方式及逆变实现 ★ 控制方式：

一 计算法

根据正弦波频率、幅值和半周期脉

学科课件

第7章 PWM控制技术一 PWM的基本原理二 PWM控制方式(1)计算法 (2)调制法

结合

三 PWM在逆变电路中的应用(电压型) 四 PWM调制方式

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7.1 PWM的基本理论理论基础

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有 惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积 指环节的输出响应波形基本相同

学科课件

思考：利用上理论，如何用一系列方波等效一个正弦波？

学科课件

思考：若要改变等效输出正弦波幅值，可采用什么措施？

按同一比例改变各脉冲宽度即可。

学科课件

u

O若 等 效 为 正 弦 波

> ω tPWM波形

SPWM波形

当然，SPWM波形远不止这一种。

学科课件

直流斩波电路 等幅PWM波： 输入电源是恒定直流 PWM逆变电路 不等幅PWM形： 输入电源是交流或不是恒定的直流

u

o

ωt基于面积等效原理进行控制，本质是相同的

学科课件

PWM波形可等效为各种波形：面积等效原理 –直流斩波电路–SPWM波20V

直流波形 正弦波形

–等效成其他所需波形，如:

0V

-20V

0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

黄色：

所需波形

红色：等效的PWM波

学科课件

7.2 PWM的控制方式及逆变实现 ★ 控制方式：

一 计算法

根据正弦波频率、幅值和半周期脉

第二章电力电子器件 ..................................................................................... 1 第三章整流电路 ............................................................................................ 5 第四章 逆变电路 ......................................................................................... 19 第七章 PWM控制技术 ............................................................................... 21 第九章电力电子器件应用的共性问题 ........................................................... 25

第二章电力电子器件

2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高

第二章

2.4.1电路如图题2.4.1所示。（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和 Vo的值；（2）在室温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求vo的变化范围。

解（1）求二极管的电流和电压

ID?VDD?2vD(10?2?0.7)V?3??8.6?10A?8.6mA 3R1?10?VO?2VD?2?0.7V?1.4V

（2）求vo的变化范围

图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度 T＝300 K。 rd?VT26mV??3.02? ID8.6mA2rd2?3.02???1V???6mV

R?2rd(1000?2?3.02?)当rd1=rd2=rd时，则

?vO??VDDvO的变化范围为(VO??vO)~(VO??vO)，即1.406V～1.394V。

2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。设二极管是理想的。

解 图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6 V，阴极电位为－12 V，故 D处于正向偏置而导通，VAO=–6 V。

图b：D的阳极电位为－15V，阴极电位为－12V，D对被反向偏置而截止，VAO＝－12V。

电子电力课后习题答案（全）

第一章 电力电子器件

1.1 使晶闸管导通的条件是什么？

答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者UAK >0且UGK>0

1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

1解：a) Id1=2????4?4Imsin(?t)?Im2(?1)?0.2717Im2?2

I1=

12?2??(Imsin?t)d(wt)?Im31??0.4767Im242?

1 b) Id2=?1???4Imsin?td(wt)?Im2(?1)?0.5434Im22

I2=?2(Imsin?t)d(wt)???4?2Im31??0.6741Im242??

1 c) Id3=2?1