张永林老师版光电子技术

张永林老师版光电子技术内容摘要：

一些，但少数载流子的渡越时间相对还是短了。 总之，由于结电容变小，载流子渡越耗尽层的时间短，因此 PIN 管的特性好。 光电二极管 2CU2E，其光电灵敏度 S= A/μ W，拐点电压 U =10V，输入 辐射功率 =（ 5+3sin t） μ W，偏置电压 Ub=40V，信号由放大器接收，求取得最大功率时的负载电阻Rb 和放大器的输入电阻 R 的值，以及输入给放大器的电流、电压和功率值。 图 中，用 2CU 型光电二极管接收辐射通量变化为 =（ 20+50sinwt）μ W 的光信号，其工作偏压 Ub=30V，拐点电压 Um=10V，且 Rb=RL。 2CU 的参数是：光电灵敏度 S=μ A/μ W，结电容 Cj=3pF，分布电容 C0=3pF。 试计算： 1. 用光电三极 管 3DU12 探测交变信号。 结电容 Cj=8pF，放大器的输入电容 Ci=5pF，输入电阻 r=10k 计算变换电路中频时的输出电压 U0 上限频率 f 设计光控继电器开关电路。 已知条件：光电晶体管 3DU15 的 S=1μ A/lx，继电器 K 的吸合电流为 10mA，线圈电阻。 要求光照大于 200lx 时继电器 J 吸合。 试述 PSD 的工作原理，与象限探测器相比， PSD 有什么优点。 PSD 是利用离子注入技术制成的一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件，分为一 维和二维两种。 当入射光是非均匀的或是一个光斑时，其输出与光的能量中心有关。 与象限探测器相比， PSD 的优点有：对光斑的形状无严格要求；光敏面上无象限分隔线，对光斑位置可进行连续测量，位置分辨率高 ，可同时检测位置和光强。 光电发射和二次电子发射有哪些不同。 简述光电倍增管的工作原理。 光电发射是光轰击材料使电子逸出，二次电 子发射是电子轰击材料，使新的电子逸出。 1）光子透过入射窗口入射在光电阴极 K 上。 2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。 3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第 一倍增极 D1 上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经 N 级倍增极倍增后光电子就放大 N 次方倍。 4）经过倍增后的二次电子由阳极 P 收集起来，形成阳极光电流，在负载 RL 上产生信号电压 光电倍增管中的倍增极有哪几种结构。 每一种的主要特点是什么。 鼠笼式 ：结构紧凑，体积小；但灵敏度的均匀性稍差。 直线聚焦式：极间电子渡越时间的离散性小，时间响应很快，线性好：但绝缘支架可能积累电荷而影响电子光学系统的稳定性。 盒栅式：电子的收集效率较高，均匀性和稳定性较好；但极间电子渡越时间零散较大。 百叶窗式：工作面积大，与大面积光电阴极配合可制成探测弱光的倍增管。 但极间电压高，有时电子可能越级穿过，从而，收集率较低，渡越时间离散较大。 近贴栅网式：极好的均匀性和脉冲线性，抗磁场影响能力强。 微通道板式：尺寸大为缩小，电子渡越时间很短，响应速度极快，抗磁场干扰能力强，线性好。 (a)画出具有 11 级倍增极，负高压 1200V 供电，均匀分压的光电倍增管的工作原理，分别写出各部分名称及标出 Ik， Ip 和 Ib 的方向。 (b)若该倍增管的阴极灵敏器 Sk 为 20μ A/lm，阴极入射的照度为 ，阴极有 效面积为 2cm2 ,各倍增极发射系数均相等（σ =4），光电子的收集率为 ，各倍增极电子收集率为 ，试计算倍增系统的放大倍数和阳极电流。 (c)设计前置放大电路，使输出的信号电压为 200mV,求放大器的有关参数，并画出原理图 （ a）如图 （ b）阴极电流： Ik=Sk Φ =201062104 =41010A 倍增系统的放大倍数 :M=IkIp =ε 0 (σ ε )11 =(4)11  106 阳极电流： Ip=M Ik=936 μ A （ c） 39。 39。 ( )200214936fooLffo o p L p fLLfRVVRRRV V I R I RRRmvRA           某光电倍增管的阳极光电灵敏度为 10A/lm，为什么还要限制其阳极输出电流小于50~100μ A 范围内。 问 其阴极面上最大允许的光通量为多少流明。 因为阳极电流过大会加速光电倍增管的疲劳与老化。 某 GDB 的阳极积分灵敏度为 10A/lm， Sk=20μ A/lm，倍增极有 11 级。 若各级的电子收集效率为 1，问各倍增极的平均倍增系数为多少。 现有 GDB423 型光电倍增管的光电阴极面积为 2cm178。 ，阴极灵敏度 Sk 为 25μ A/lm，倍增系统的放大倍数为 10~5，阳极额定电流为 20μ A，求允许的最大光照。 简述 PbO 视像管的基本结构和工作过程。 光学图像投射到光电阴极 上，产生相应的光电子发射，在加速电场和聚焦线圈所产生的磁场 共同作用下打到靶上，在靶的扫描面形成与图像对应的电位分布最后，通过电子束扫描把电 位图像读出，形成视频信号 ， 摄像器件的参量 —— 极限分辨率、调制传递函数和惰性是如何定义的。 分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能力。 极限分辨率和调制传递函数（ MTF） 极限分辨率：人眼能分辨的最细条数。 用在图像（光栅）范围内所能分辨的等宽度黑白线条数表示。 也用线对 /mm 表示。 MTF：能客观地表示器件对不同空间频率目标的传递能力。 惰性：指输出信 号的变化相对于光照度的变化有一定的滞后。 原因：靶面光电导张弛过程和电容电荷释放惰性。 以双列两相表面沟道 CCD 为例，简述 CCD 电荷产生、存储、转移、输出的基本原理。 以表面沟道 CCD 为例，简述 CCD 电荷存储、转移、输出的基本原理。 CCD 的输出信号有。