光探復習方向

1、123親愛的孩紙們：親愛的孩紙們： 大家好！ 在這充滿希望的季節(jié)，我們迎來了考試周！ 也同時迎來了班級考前交流會！ 希望大家對于不好的地方提出自己的意見！ 吳勇 11月21日l各種效應的定義各種效應的定義.原理和特點原理和特點l各種效應的比較各種效應的比較l典型的代表器件典型的代表器件 （包括各種公式）（包括各種公式）重點掌握：重點掌握： 光子直接與物質中的電子作用，引起電子運動狀態(tài)的改變，從而使物體的電學性質改變。特點：光子與材料中的電子直接作用，使電子的能態(tài)發(fā)生改變，光譜響應有選擇性。 1）光電導效應光電導效應 )(/24. 1)(0eVEmi)(/24. 1)(0eVEmg公式咯特點：光

2、譜范圍寬、無選擇性特點：光譜范圍寬、無選擇性 (a)(b)(4)(PE-Photo Emission)(PMT-PhotoMultiplier Tube )(PC-Photoconductive)(PV-Photo Voltaic )(SBDSchottky Barrier Photo Diode)(PEM-photo electromagnetic)(photon drag effective )(Bolometer )Positive Temperature Coefficient (seebeck effect )Pyroelectric sensor(MCP-Microchannel

3、Plates )(Dynode )(APDAvalanche Photo Diode)thermocouples & thermopileSolar cell（photocell）Photo Diodephotoconductor(image intensifiers )（1 1）輻射度量和光度量的對照表）輻射度量和光度量的對照表2.掌握和應用輻射度量（光度量）單位及相互換算掌握和應用輻射度量（光度量）單位及相互換算最基本的物理量和公式不得不記哈，親！)(,VKemv還有一個是1725 暗環(huán)境！將光通量和幅通量結合在一起的一個橋梁式子。3. 黑體輻射定律黑體輻射定律) 1() 1(2)

4、,(/51/52,2TckThcebecehcTM(3) 維恩位移定律（對普朗克公式求導得到的）維恩位移定律（對普朗克公式求導得到的）04eb,ebT)d,(TMM4282345KWm1067. 5152chkTm2898(m)5155,e102862. 1TbTMmb Wcm-2.m-1黑體輻射峰值VsVsII（2 2）有關噪聲方面的參數）有關噪聲方面的參數噪聲種類噪聲種類信噪比（信噪比（SN）噪聲等效功率噪聲等效功率(NEP)探測率探測率D與比探測率與比探測率D*NSNSdBIIIINSlg20lg10)(22NSNEPe/PVVNEPDns/1或瓊斯)(/*121WHzcmfAPVVDd

5、NS（1）掌握）掌握光電倍增管光電倍增管組成及工作原理組成及工作原理（2）掌握光電倍增管外部電路的設計及使用）掌握光電倍增管外部電路的設計及使用（3）掌握光電發(fā)射器件的特點：使用波段、內增）掌握光電發(fā)射器件的特點：使用波段、內增益（與什么有關）、靈敏度高（用什么表示）、益（與什么有關）、靈敏度高（用什么表示）、低噪聲、高電壓（正負電壓低噪聲、高電壓（正負電壓 怎么使用以及怎么使用以及 使用使用特點）、適用微弱信號檢測等特點）、適用微弱信號檢測等（1） 器件工作原理：內增益特性、靈敏度表示器件工作原理：內增益特性、靈敏度表示（2）三種偏置電路特點（）三種偏置電路特點（哪三種哪三種）恒流恒流 恒壓

6、恒壓 匹配匹配 三種偏置電路三種偏置電路（3）工作條件（偏壓、無極性工作條件（偏壓、無極性）（4）工作波段、響應頻率）工作波段、響應頻率相關式子的理解和推導（1）結合第二章的）結合第二章的pn結工作原理，掌握結工作原理，掌握PV器件的器件的伏安工作曲線及對應的工作狀態(tài)（伏安工作曲線及對應的工作狀態(tài)（零偏、自偏零偏、自偏.反偏反偏） （2）PN、PIN、APD管的工作原理、結構和特點，管的工作原理、結構和特點，掌握其在增益和頻率響應方面的比較。掌握其在增益和頻率響應方面的比較。（3）光電池的工作原理、與普通光電二極管的比較）光電池的工作原理、與普通光電二極管的比較（4）光電三極管的工作原理，與光

7、電二極管的比較）光電三極管的工作原理，與光電二極管的比較 光電轉換光電轉換 電流放大電流放大（5） PV器件相比器件相比PC器件的特點（電路工作條件、器件的特點（電路工作條件、靈敏度、頻率響應等方面）靈敏度、頻率響應等方面）（1）掌握三種熱電效應所代表的器件工作原理、結構掌握三種熱電效應所代表的器件工作原理、結構（2）掌握器件特點）掌握器件特點a) 熱電偶：開路電壓和溫度的關系、頻率特性熱電偶：開路電壓和溫度的關系、頻率特性b) 測輻射熱計：金屬和半導體；波長特性、頻率特性測輻射熱計：金屬和半導體；波長特性、頻率特性C。熱釋電器件：掌握只能測交變信號的原因。熱釋電器件：掌握只能測交變信號的原因

8、恒定信號為零恒定信號為零（1） CCDa) 注入、存儲、轉移、輸出的原理。注入、存儲、轉移、輸出的原理。b) 線陣線陣CCD工作原理及波形圖工作原理及波形圖（單溝道或雙溝道）（單溝道或雙溝道）。（2）CMOSa) 工作原理。工作原理。b) 與與CCD的比較。的比較。單雙溝道很有可能會畫圖建議自己一定要學會記住一、光電探測器的偏置一、光電探測器的偏置重點重點 掌握三種伏安曲線類型的相對應的器件的偏置計算掌握三種伏安曲線類型的相對應的器件的偏置計算l可變電阻型：三種偏置類型的特點和比較可變電阻型：三種偏置類型的特點和比較恒流偏置恒流偏置匹配偏置匹配偏置恒壓偏置恒壓偏置 l恒流型（飽和型）恒流型（飽

9、和型）l光生電勢型光生電勢型掌握交、直流計算方法掌握交、直流計算方法計算肯定會考的，就是下面的幾種類型二、光電探測器的放大電路二、光電探測器的放大電路（1）放大器的放大器的 EnIn噪聲模型噪聲模型（2）放大器的噪聲系數）放大器的噪聲系數F（各種表達式）（各種表達式）（3）最佳源電阻（噪聲匹配）及匹配方法）最佳源電阻（噪聲匹配）及匹配方法（4）多級放大器的噪聲系數及設計考慮）多級放大器的噪聲系數及設計考慮（5）低噪聲前放的選用）低噪聲前放的選用NnsoptIER222222222201nssnnnsnsnivnsnERIEEEEKEEF三、微弱信號檢測三、微弱信號檢測（1）掌握以相關器為核心的

10、掌握以相關器為核心的鎖定放大器的工作原理、鎖定放大器的工作原理、結構和輸出特性結構和輸出特性a) 鎖定放大器的抑噪機理鎖定放大器的抑噪機理b）相關器的工作原理（不同諧波、不同波形）相關器的工作原理（不同諧波、不同波形）（2）同步積分器的原理）同步積分器的原理（3）取樣積分器的原理）取樣積分器的原理簡單計算，填空比如抑制偶次諧波1. 調制的基本概念調制的基本概念 廣義（一次）調制和二次調制（做到定義了解廣義（一次）調制和二次調制（做到定義了解和一些簡單的事例的熟悉即可）和一些簡單的事例的熟悉即可）2.相干探測原理（與普通外差區(qū)別，波前匹配工作相干探測原理（與普通外差區(qū)別，波前匹配工作條件），與直

11、接探測比較條件），與直接探測比較4. 典型應用：利用光的特性參數（光強、頻率、相典型應用：利用光的特性參數（光強、頻率、相位、振幅）來進行測量的實例位、振幅）來進行測量的實例。最后的設計題 可能與這個相關bVbR2DUMMV0VbVVI21021(1).(1).為保證為保證2DU2DU工作于線性區(qū)且工作于線性區(qū)且 R Rb b最大，過拐點作負載線，則最大，過拐點作負載線，則: :(2).(2).輸出電壓輸出電壓 : :kVVIVVRMbMbb125101004 . 0101542max2VRIRVbb5 . 01012510104 . 036maxmax0 由伏安曲線，對于給定的由伏安曲線，對

12、于給定的0，只要選定，只要選定RL，工作點，工作點Q就就能由負載線與光電池相應伏安曲線的交點決定。該點的能由負載線與光電池相應伏安曲線的交點決定。該點的IQ和和VQ即為即為RL上的輸出值。上的輸出值。相對相對0的光通量增量的光通量增量將形成將形成對應的電流變化對應的電流變化I和和V。 負載線負載線由給定的max，取 與伏安特性曲線交于與伏安特性曲線交于S S點，得到臨界負載點，得到臨界負載R RLSLS, ,即臨界電阻即臨界電阻R RLSLS上的上的V Vs s為為max000lnln) 1ln(ISVIIVIIVVTpTpTOCocsVV6 . 0max6 . 06 . 0SVIVRocpo

13、cLsmaxmax6 . 06 . 0ococLspLsVSSVSRIRV對應的輸出電壓變化為：對應的輸出電壓變化為：pLsocsIRVV6 . 0IP 電壓放大：電壓放大：在保持良好線性情況下，有最在保持良好線性情況下，有最大的電壓輸出，負載線可接近臨界負載線，大的電壓輸出，負載線可接近臨界負載線，則輸出電壓為則輸出電壓為: : SISRIRVLspLsSIUIRIIIpRTLpSCL00) 1(exp解：（1）計算200lx下的開路電壓 mVmVVVococ200100200ln26180ln)(26（2）計算線性區(qū)域內光電池的電流響應度 lxAEIsc/8 . 0（3）計算無偏壓時最佳電

14、阻和輸出電壓變化量 750) /(6 . 0EVRocLmVRVL90750)50200(8 . 0若輸入光照度 求 最大功率線性輸出時 LmILmVLmPLRbR解：畫出工作電路和特性曲線： bRLRC2CR31)(sin50150lxtEVQIQIQVMmQIImQII0EmEE 0mEE 0mQVV bGtg1)(1LbGGtgMocmQVVVV6 . 0最后一個咯最大照度： (2)計算直流偏置電阻Rb0(3)計算輸出電信號： WklxlxAGESPbmEL140625. 02 . 08)5010030(8)(122maxmVklxlxAGESVbmEL5 .372 . 050100302121m