2022年光電檢測知識點總結(jié)歸納

1、考試高分筆記 基本常識： 電流靈敏度 S 輸出信號光電流 輸入光功率 I P AE 光通量 受光面積 光照度 光通量 -lm；照度 -lx；亮度 -sb；光強 -cd 光敏電阻 -正偏,光電二極管 -反偏,光電池添加電源, 重點簡錄： 1, P33,量子效率, 6 -沒有外加偏置 這里偏置可以懂得為器件之外有沒有 量子效率 每秒產(chǎn)生的光電子數(shù) I /e P / hv 每秒入射波長為 的光子數(shù) 2, P525,由禁帶寬度 Eg 運算長波限h E , gc hc Eg 長波限理論值小于實際值緣由： 1 在實際中短波更易被吸取； 2 隨溫度的上升而向短波方向移動 3, P526,光敏電阻, 10 G

2、 光電導(dǎo)靈敏度 S g E G Gp Gd 亮電導(dǎo) = 光電導(dǎo) +暗電導(dǎo) 4, P75,光電二極管, 10 G0U 0 GU 0 Semax U b-U 0 GL 產(chǎn)生的總電流 = 暗電流 + 光電流 5, P89,放大倍數(shù), 1012 A 陽極電流 I P 陰極電流 I K A 0 n第 1 頁,共 8 頁詳盡考點： Chapter 2 電致發(fā)光 即場致發(fā)光 ,顧名思義,它是固體發(fā)光材料在電場激發(fā)下發(fā)光的一種現(xiàn)象,是將電能 直接轉(zhuǎn)化為光能的過程；具體過程： 物質(zhì)中的原子受到電子轟擊,使原子中的電子獲得動能,由低能態(tài) 躍遷到高能態(tài)；當它由受激狀態(tài)回復(fù)到正常狀態(tài)時,就會發(fā)出輻射； 知輻射通量求光

3、通量： 光通量 = 視見函數(shù) * 輻射通量 *Km Km 為光視效能, Km=683 lm/W 例題：光譜光視效率 ,波長為 505nm ,1mW 的輻射光,其光通量 為 lm 運算式： 0.40730 x 683 lm/W x 1 mW LED 發(fā)光機理 P22 就是電致發(fā)光 當給發(fā)光二極管的 P N 結(jié)加正向電壓時,外加電場將減弱內(nèi)建電場,使空間電荷區(qū)變窄,載流子的擴散運 動加強；由于電子遷移率總是遠大于空穴的遷移率,因此電子由 N 區(qū)擴散到 P 區(qū)是載流子擴散運動的主體； 當導(dǎo)帶中的電子與價帶中的空穴復(fù)合時,電子由高能級躍遷到低能級；電子將余外的能量以發(fā)射光子的形式 釋放出來,產(chǎn)生電致發(fā)

4、光現(xiàn)象； 外光電效應(yīng) ：在光線的作用下,物體內(nèi)的電子逸出物體表面對外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)；向外發(fā)射的電 子叫做光電子；基于外光電效應(yīng)的光電器件有光電管,光電倍增管等 內(nèi)光電效應(yīng) ：實際影響的是電壓或電導(dǎo),如光電池,光電二極管 Chapter 3 P33,量子效率, 6 量子效率 每秒產(chǎn)生的光電子數(shù) I /e 每秒入射波長為 的光子數(shù) P / hv I / e 單位時間內(nèi)被光子勉勵的光電子數(shù) 電流 I 是單位時間的電荷量 P / hv 單位時間內(nèi)入射到探測器表面的光子數(shù) 功率 P 是單位時間的能量 光電轉(zhuǎn)換因子, Ihv I e/ hv P P Pe e / hv 上式即為 光電轉(zhuǎn)換定律；

5、第 2 頁,共 8 頁噪聲等效功率 NEPNoise Equal Power：當輸出信號電流跟噪聲一樣大時對應(yīng)的入射光功率； NEP 總是越小越好 你可以這么想,噪聲是越小越好的,所以噪聲 等效功率也一樣； ； NEP = P P S 表示 Signal信號,N 表示 Noise噪聲 U S /U N I S /I N光電導(dǎo)效應(yīng)：入射光強轉(zhuǎn)變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象； 當光子能量大于禁帶寬度 也因此有了 長波限 這個概念 , 也就是電子有足夠的錢過河 禁帶 ,價帶中的電子跨過護城河 禁帶 到了導(dǎo)帶,留下老婆 空穴 ,然后老婆空 虛孤寂冷,離婚率 電導(dǎo)率 就增加了； 這個是某總打的比如 由禁帶寬度

6、Eg 運算長波限 h E , gc hc Eg P526,光敏電阻, 10 G 光電導(dǎo)靈敏度 S G 為光電導(dǎo), E 為光照度,同樣 E, P 可互換 E 亮電導(dǎo) = 光電導(dǎo) +暗電導(dǎo),即 G Gp Gd 可以這么記,月球原先是暗的,受到光照后就變 亮了,成為了月亮 ； p 即 photo 光 ,d 即 dim 暗 ,留意這是正偏的情形； Chapter 4 P75,光電二極管, 10 學(xué)問點： G0U 0 GU 0 Semax Ub -U 0 GL 產(chǎn)生的總電流 = 暗電流 + 光電流；試從幾何意義上懂得； 第 3 頁,共 8 頁U 0 轉(zhuǎn)折電壓 G0 初始電導(dǎo) 結(jié)間漏電G 導(dǎo) 暗電導(dǎo)光電靈

7、Se 敏度 GL負載電導(dǎo) Ub偏置電壓 就是那個兩杠電池符號；也就是外加電壓；可以讓光電二極管工作在反向偏置狀 態(tài) max 最大光通量 （光通量 ,光功率 P,光照度 E 在這個問題上是等價的, 題目給什么條件, 就用什么來代入；） 用途：當其他條件已知,上式可用于運算初始電導(dǎo) 與 RL.RL =1/G L； 另： G0 或轉(zhuǎn)折電壓 U0；也可以求解負載電導(dǎo) GL 1.當光通量轉(zhuǎn)變時,只要將上式中的 U0 改為 U, max 改為U,不要告知我 即： G0 U GU max Se Ub-UGL可用于運算電壓轉(zhuǎn)變量和電流轉(zhuǎn)變量 說你不知道 I=G LU 2.最大線性輸出負載線：過偏置電壓和轉(zhuǎn)折點

8、 明顯跟其他線段不一樣的那根； 3. M 所做直線在第一象限的部分；也就是傾斜方向 補充學(xué)問點：一般下標 L表示 Load負載 ,下標 表示 bias偏置,線偏振的偏也是這個 bias； 光電池 Uoc,I sc！ Chapter 5 負電子親和勢 ：電子處于隨時可以脫離的狀態(tài),用電子親和勢為負值的材料制作的光電陰極,由光子激發(fā)出 的電子只要能擴散到表面就能逸出, 因此靈敏度極高； 電子親和勢 指的是半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部到真空能級間的能 量值,它表征材料在發(fā)生光電效應(yīng)時,電子逸出材料的難易程度；電子親和勢越小,就越簡潔逸出； P89,放大倍數(shù), 1012 學(xué)問點： 第 4 頁,共 8 頁A 陽極電流

9、 I P 陰極電流 I K 記憶技巧： PK,去 P 的是陽極,被 K 的是陰極,跟 SM 是一回事 A 0n 0電子光學(xué)系統(tǒng)收集率 倍增級收集率 二次電子發(fā)射系數(shù) Chapter 6 電荷耦合器件分為表面溝道 CCDSCCD 和體溝道或埋溝道器件 BCCD ； 多簡潔記, S 與 B 的組合, S 表 Surface表面 ,B 表 Bury 埋 在 CCD 器件中,設(shè)原有的信號電荷量為 Q0,轉(zhuǎn)移到下一個電極的信號電荷量為 Q1,沒有被轉(zhuǎn)移的電荷量為 Q=Q 0+Q 1；電荷轉(zhuǎn)移效率 Q0 100%1- Q1 電荷轉(zhuǎn)移缺失率 Q 100% Q0 胖零 ：即使是零信號,勢阱中也有確定量的電荷,

10、從而削減損耗,提高轉(zhuǎn)移效率； 第 5 頁,共 8 頁Chapter 7 直接檢測 非相干檢測的一種 與相干檢測的區(qū)分： 光源 非相干光檢測 如直接檢測 相干光檢測 非相干或相干光源 利用光強相干光源 利用光的振原理 度攜帶信息,將光強度轉(zhuǎn)換為電信 幅,頻率,相位攜帶信息,檢測 號,解調(diào)電路檢出信息； 光強時需要用光波相干原理； 光振幅調(diào)調(diào)制方法 度調(diào)制,偏振調(diào)制 制,相位調(diào)制,頻率調(diào)制 特點 直接檢測是一種簡潔有用的方法 測量精度（靈敏度）更高,作用距離更遠 直接檢測系統(tǒng) 的基本特性： 光檢測器的 平方律 特性：光電流正比于光電場振幅的平方,電輸出功率正比于入射光功率的平方； 莫爾條紋 ： 結(jié)

11、構(gòu)示意圖 簡要說明：當主光柵尺隨著被測物體移動,兩個光柵產(chǎn)生變化的莫爾條紋,光電器件接收到的光強就會周期 性變化； 利用 xTN,測得波數(shù)值 N 即可定量運算出位移值 xT 為光柵的柵距 ,波數(shù)是指變化的周期的個數(shù) ； 例如這樣波數(shù)值 N 就是 2. 第 6 頁,共 8 頁P142, 相位測量 , 6 例：現(xiàn)在測量某一段長度為 的距離,相位的測量精度為 0.1%,請分析現(xiàn)在需要選用何種測尺,每 種測尺的長度為 .其頻率分別為 .答：測尺長度為： 10m 和 1000m；用 f=c/L 就能運算出頻率； 分析：國標就兩把尺子, 10m 和 1000m 的,你記住就行了； ；假如你仍想進一步明白

12、那我再連續(xù)講,這是測 繪學(xué)的學(xué)問；你拿出一把長度固定的尺子,用它去測一段距離,假如這段距離比你的尺子小,那么你的尺子 就可以測量它；假如距離比尺子大,我就得用這把尺子測量好幾次；相位測量也是一樣,但是相位測量儀器 很笨, 它無法知道這段距離自己用尺子測量了幾次, 它只能讀取最終一段的長度, 比如我的尺子長度是 10m, 我得到的數(shù)就只能是 0-10m 之間的一個數(shù),我用它測 21m,就只能得到讀數(shù) 1m；假如我的尺子精度很高, 那么我只要用一把長度很大的尺子去量,總是可以量出距離；現(xiàn)在我用 1000m 的大尺子只能量出這段距離大 概是 386m；所以我又用一把 10m 尺去量； 10m 尺的測量精度 0.1%,那么 10m*0.1%=1cm ,也就是說可以精 確