光电技术习题.doc

《光电技术习题.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、光电技术习题1.散粒噪声的产生原因：(C)(a)只有光子，才能产生散粒噪声。(b)只耍有光子存在，就一定有散粒噪声。(c)只要冇电流存在，就会产生散粒噪声。(d)只有信号电流，才会产生散粒噪声。(e)只有暗电流能够产生散粒噪声。2.噪声等效功率NEP的物理意义是：(e)(a)单位时间间隔内的光子数冃。(b)单位吋间内的光电子数目。(c)光探测器的最小噪声功率。(d)光探测器的最大电压或电流灵敏度。(e)光探测器可探测的最小信号光功率。3.PiN光电二极管是利用？?1.光导效应??制成的光电探测器件；它的量子效率?2.光伏

2、效应？?1.大于???2.小于?？P-N结光电二极管的量子效率，这是因为它工作在?2.等于??？?1.正向饱和??1.变宽?????条件下，使耗尽层2.反向饱和2.变窄????的结果。?3•无偏压??3•不变??????1.大于???4・本征光电导？2.等于?非本征光电导，这是因为从吸收跃迁的结果来看?3.小于??？.本征??1.不同？光电导同时产生????的自由电子和空穴的结果。?2•相同??2•非本征?•高的多???5.对于所冇纯净的半导体材料來说，hv比禁带宽度Eg?2•低的多?的光都是“透?3.差不多??？明的6

3、.己知本征半导体材料Ge在295K下，其禁带宽度Eg=0.67(eV),现将其掺入杂质Hg,在错掺入汞后其成为电离能Ei=0.09(eV)的非本征半导体。试计算本征半导体错和非本征半导体错掺汞所制成的光电导探测器的截至波长各为多少？解：根据公式：Eg二hY二heX.IX=hcEg根据题意：本征半导体铐制成的光电导探测器的截止波长：hcl2.4X103电子伏?埃6.63X10?34X3X108?6入止===1.86X10(米)?19EgO?67电子伏0.67X1.6X10错掺汞制成的光电导探测器的截止波长：hcl2.4X1

4、03电子伏?埃6.63X10?34X3X1085入止====1.38X10?(米)?190?09电子伏Eg0.09X1.6X106.已知某光探测器的等效噪声功率NEP=2X10w,且已知光探测器的光敏面面积?9Ad=0.5cm2,如果测量系统的带宽Af=lKHZ,试计算此光探测器的探测率D和比探测率D各为多少？*解：据公式：D二1及D?=NEPAd?AfNEP代入，并得出结果D=18?l=5xlO(W)?92xl010.5x103?D==1.12xl010(w?l?cm?Hz2)?92xl0答：该探测器的探测率D为5X1

5、0Wo比探测率D为1.12X10cm?Hz?w7.在光纤通信系统的光端机屮，如果探测器采用量子效率％二25%的光电探测器，且已知通信光波长入=1.35um,当入射光功率Pi=2mw时，试计算此时探测器输出的信号电流IP二？解:IP=8?l?1012?le?n?Pe?n?P代入，并得出结果=h?yh?1.6X10?19X0.25X2X10?3X1.35X10?6?4IP=^5.43X10(A)8?346.63xl0x3xl08.已知波长为300nm的单色光垂直入射到面积为4cm的光学表面上，如果光的强度为1.5X10722

6、2，试计算每秒与此光学表面碰的光子的数目？解：Q每个光子能带地能量为he(6.63X10734焦耳秒)(3X108米/秒)E==6.63X10—19焦耳一73X10米入Q总的能力通量为I??A=(15XlOW/mX4X10米)=6X10?22?42—5二6X10?5焦耳/秒6xl0-5J/S13=9.05X10A与表面碰撞的光子数为：光子/秒6.63X10719J答：每秒与此光学表面碰的光子的数目为9.05X10光子6.假设组成生物细胞有机分子的结合能为15电子伏，为了防止核射，试计算能使这种分子分离的光子的最大波长=?

7、13解：QE=/.15电子伏=12.4X103电子伏埃入.・・X=827A07.己知波长为入=1.3Um的光辐射入射到量子效率H=0.2的光电探测器上，当入射的平均光功率为时，光电探测器输出的光电流是多少？解：根据公式er)Phv1.6xl0?19x0.2xl0xl0?3=83xl06.63xl0?34xl.3xl0?6=0.21xl0?2Alp=英输出功率为2kw,试计算每12.设某卫星观测站的大功率激光器的波长为1.06Um,秒从这台激光器发射的光子数冃？E=hv解：二6.63X10?343X108?20X=1.87

8、X10J1.06X10?6光子数吋间124光子二2X103x=1.07xl01.87xl0-2013.己知本征硅材料的禁带宽度Eg=1.2eV,求该半导体的本征吸收长波段。解：光子的能量表达式为hv,要使光生载流子发生跃迁，必须满足hv$Eg,把v二che入前面的公式可得，入W,此即为本征半导体的长波限。Eg?158