发布时间 : 星期六 文章南京理工大学光电检测-习题解答更新完毕开始阅读
5、光电导器件响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件工作频率哪个高？实际使用时如何改善其工作频率响应？
响应时间主要受光电导器件中载流子的平均寿命?有关，减小?，则频率响应提高；其次，光电导器件的响应时间与运用状态也有光，例如，光照强度和温度的变化，因为它们都影响载流子的寿命。光伏特器件的工作频率高于光电导器件。要改善光伏器件的频率响应，主要是减小响应时间，所以采取的措施主要有：①减小负载电阻；②减小光伏特器件中的结电容，即减小光伏器件的受光面积；③适当增加工作电压。
6、硅光电池的开路电压为什么随着温度的升高而下降？影响光电倍增管工作的环境因素有哪些？如何减少这些因素的影响？ 温度升高时，半导体的导电性将发生一定的变化，即少数载流子浓度随着温度的升高而指数式增大，相对来说多数载流子所占据的比例即越来越小，这就使得多数载流子往对方扩散的作用减弱，从而起阻挡作用的p-n结势垒高度也就降低。从Fermi能级的变化上来理解：温度越高，半导体Fermi能级就越靠近禁带中央（即趋于本征化），则两边半导体的Fermi能级之差也就越小，所以p-n结势垒高度也就越低，也就是开压降低。
光电倍增管的响应度受多方面的因素影响，比如：偏置电压的高低、环境光和温度变化等多方面因素的影响。无光时光电倍增管对光的响应度更趋于平稳，使实验数据也更具有可靠性。因此，无光环境是决定光电倍增管对微弱光信号的检测能力的重要因素之一。光电倍增管工
作时由于阴极材料发热，这样对光电倍增管的响应度产生较大的影响，因此不稳定的工作温度对光电倍增管的响应度也会带来不同程度的影响。降低光电倍增管的使用环境温度可以减少热电子发射,从而降低暗电流。另外,光电倍增管的灵敏度也会受到温度的影响。
7、分析光电信号输出电路工作原理。试以光电导器件为例，说明为什么光电检测器件的工作波长越长，工作温度就越低？
8、简述发光二极管的发光原理及半导体激光器的工作原理。P44 它们的结构简单说就是三明治的夹心结构，中间的夹心是有源区。 二者的结构上是相似的，但是LED没有谐振腔，LD有谐振腔。 LD工作原理是基于受激辐射、LED是基于自发辐射。
LD发射功率较高、光谱较窄、直接调制带宽较宽，而LED发射功率较小、光谱较宽、直接调制带宽较窄。
9、试判别下列结论，正确的在括号里填写T，错误的则填写F:
（1）光电导器件在方波辐射的作用下，其上升时间大于下降时间。 （ F ） （2）光敏电阻的阻值与环境温度有关，温度升高时光敏电阻的阻值也随之升高。 （ T ） （3）光敏电阻的是由于被光照后所产生的光生电子与空穴的复合需要很长时间，而且，随着复合的进行，光生电子与空穴的浓度与复合几率不断减小，使得光敏电阻恢复被照前的阻值需要很长时间。 （ T ）
10、简述光电耦合器件的工作原理？P51
光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。
11、利用光敏电阻等器件设计楼梯内的节能灯控制电路及测量应用中的自动增益控制电路。
12、试分析图3-72（a），（b）所示的放大电路中，光敏电阻Rp的作用。
答：（a）无光照时，Rp阻值很大，即同相反馈支路的反馈电阻很大，输出电压高。光强增加↑，使得Rp↓，使得同相反馈支路阻值减小，输出电压下降。
（b）无光照时，Rp阻值很大，输入近似开路，输出电压低。光强增加↑，使得Rp↓，使得输入信号进入，输出信号增大。
13、为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？为什么硅光电池的有载输出电压总小于相同照度下的开路电压？
14、硅光电池的内阻与哪些因素有关？在什么条件下硅光电池的输出功率最大？ （1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。
（2）显然，存在着最佳负载电阻Ropt，在最佳负载电阻情况下负载可以获得最大的输出功率Pmax。
15、光生伏特器件有几种偏置电路?各有什么特点?
(1)光生伏特器件有反向偏置电路，零偏置电路，自偏置电路。
(2)特点：自偏置电路的特点是光生伏特器件在自偏置电路中具有输出功率，且当负载为最佳负载电阻时具有最大的输出功率，但是自偏置电路的输出电流或输出电压与入射辐射间的线性关系很差，因此在测量电路中好少采用自偏置电路。反向偏置电路：光生伏特器件在反向偏置状态，PN结势垒区加宽，有利于光生载流子的漂移运动，使光生伏特器件的线性范
围加宽，因此反向偏置电路被广泛应用到大范围的线性光电检测与光电变换中。零偏置电路：光生伏特器件在零伏偏置下，输出的短路电流Isc与入射辐射量（如照度）或线性关系变化，因此零伏偏置电路是理想的电流放大电路。
16、试比较硅整流二极管与硅光电二极管的伏安特性曲线，说明它们的差异。
答：比较硅整流二极管与硅光电二极管的伏安特性曲线可知：当没有光辐射时，二者的伏安特性曲线是一样的；当有光辐射时，则硅光电二极管的全电流为负值，特性曲线向下平移，且向下平移的程度随辐照度的不同而变化。但是硅整流二极管的伏安特性曲线不受光照的影响。此外，正常工作状态下，硅光电二极管两端所加正向电压必须小于0.7V，否则不能产生光电效应。该值通常为负，即处于反偏状态；硅整流二极管两端所加偏压须为正，且要大于开启电压Uth值。
17、写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项的物理意义。
18、
19、影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些? 为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107Hz？怎样提高硅光电二极管的频率响应?
(1)影响光生伏特器件频率响应的主要因素有三点：1）在PN结区内产生的光生载流子渡越结区的时间τdr，即漂移时间；2）在PN结区外产生的光生载流子扩散到PN结区内所需的时间τp，即扩散时间；3）由PN结电容Cj、管芯电阻Ri及负载电阻RL构成的RC延迟时间τRC。