光电技术复习资料 2.0版

V0?kTelnNaNdni2?2?1.38?10?23?300?191.602?10?ln7?10214?1020171.5?10

?2.5875?10?26.46?0.685(伏)6、设某种光电倍增管一共有10个倍增极，每个倍增极的二次电子发射系数均为??4，阴极灵敏度Sk?20?A/lm，阳极电流不得超过100?A，试估算

入射于阴极的光通量的上限。 解：阳极电流IA满足：I?v?IASk?nA??vSk?n，所以入射光通量

?6?10020?410?4.77?10 lm

?1HZ7、上题中，若阳极噪声电流4nA，求其噪声等效光通量?（?f）

解：题中未给出入射光的波长值，我们取波长为555 nm，则V(?)?1

NEP=S

8、某光敏电阻的暗电阻为600k?，在200lx光照下亮暗电阻比为1：100，求该电阻的光电导灵敏度。 解：该光敏电阻的亮电阻为R2?0.01R1?6?10?3inkskmn=4′1020′4-310=1.9 10-10 Lm

，光电导G?11?1/R，所以光电导

151灵敏度 S/Lx

SE?R2R16?106?10?E2?E1200?03??8.33?10?79、某光电导器件的特性曲线如右图，用该器件控制一继电器。使用30V直流电源，电路在400lx的照度下有10mA电流即可使继电器吸合。试画出控制电路，计算所需串联的电阻和暗电流。

100R(k?)10Rt 10.1 R R1 30V 110100J 0.01103104E(lx) 题9—1图 光敏电阻的特性曲线

题9—2图 光敏电阻控制继电器电路

解：光敏电阻的光电导灵敏度为

1SE?11?15R2R110001?10??E2?E11000?1?1?10?6 S/Lx

在400Lx的光照下，光敏电阻的阻值为R。

G0?1R?SEE?1?10?6?400?4?10?4S

所以，Rt=2500欧姆。使用30V直流电源，使继电器吸合需10mA电流。这时回路电阻应为

RL=30/0.010=3000欧姆

比光敏电阻的阻值要大，故需串联一个电阻R1，R1=RL-Rt=500欧姆，如图9—2所示。

10、具有上题所示特性的光敏电阻，用

R(t)CR2(5k?)R1(2.5k?)于右图所示的电路中。若光照度为E＝（400＋50sin?t）lx，求流过R2的微变电流有效值和R2所获得的信号功率。

30V题10图

解：设光照度变化频率?和电容量C足够大，则电容交流短路。交流等效负载为R1和R2的并联值，R∥=2k?。

由上题，G0=4×10-4 S，

Gmax=Sg Emax=1.0×10-6×450=4.5×10-4 S 直流工作点：

I0?UR0?R11?3014.0?10?4?6.00?10?2.5k?3（安）。

光照度最大时，总电流

Imax?U1Gmax?R11?3014.5?10?4?6.35?10?2.5k?3（安）

所以交变电流的峰值电流是imax=6.35-6.00=0.35(mA)，通过R2的峰值电流是：

i2max?R1R1?R2imax?2.5k2.5k?5k?0.35mA?0.12mA

负载电阻R2所获得的信号功率为：

PS?12R2i2max?0.5?5?10?(0.12?1023?3)2?3.8?10?5W

11、已知2CR太阳能光电池的Uoc＝0.55伏，Isc＝50mA，要用这种光电池组合起来对6V、0.5A的蓄电池充电，应组成怎样的电路？需要这样的光电池多少个？（充电电源电压应比被充电电池电压高1伏左右）

解：光电池用于能量转换时，输出电压一般取开路电压的0.8倍，这时输出电流约为0.8Isc=40mA , 输出电压0.44伏。需用N电。每支路提供40毫安的电流，需要NN?N1N2?16?13?20821?6.0?1.00.44?16个电池串联供

?50040?13条支路并联。共需用

个这样的电池串、并联供电。

12、某光电二极管的结电容5 pF，要求带宽10 MHZ，求允许的最大负

载电阻是多少？若输出的信号电流为10 ?A，在只考虑电阻热噪声的情况下，求T?300K时信噪电流有效值之比。又电流灵敏度如为0.6 A/W时，求噪声

等效功率。 解：因为fH?12?CjRL，所以最大负载电阻：

12?CjfH?12??5?10?12RL??107?3.18k?

电阻热噪声i2n?4kT?fR，信噪电流有效值之比：

1

SN?isin?10?5?(3.18?10)21?233?1.38?103

(4?1.38?10inS?300?10)2?237

NEP??4?1.38?10?300?10373.18?10/0.6?1.2?10?8W

13、某热探测器的热导为5?10?6W/K，热容量为3?10?5J/K，吸收系数0.8，若照射到光敏元上的调制辐射量为??5?(1?0.6cos?t)?W，求其温升随时间的变化关系，并给出上限调制频率。 解：热探测器的热时间常数为：?t上限调制频率??1?16?CtGt?3?105?10?5?6?6

?t?0.17?2?fH，所以：

fH??2??0.027HZ。

温升随时间的变化关系

?T???0Gt???mGt(1???)?622t1/2ej(?t??)

?621

?0.8?5?105?10?6?0.8?3?105?102e2j(?t??)?6

?(1?36?)2?0.8?0.48?(1?36?)?1ej(?t??)

14、某光电二极管的光照灵敏度为SE=3.0?10-6A/LX，拐点电压为