光电技术课后作业答案（部分）光电技术课后作业答案（部分） 第一章：1、 解：、 解： 光衰减器的透射比指的是光辐射能量的透射比。 在亮视觉时， 对波长为nm8 .4351的 单 色 光 ， 光 亮 度111)(emvLVKL， 对 波 长 为nm1 .5462的 单 色 光 ， 光 亮 度222)(emvLVKL，且有21vvLL。在暗视觉时，应有：4 11 110)(emvLVKL，4 22 210)(emvLVKL因为：)()()()( )()( )()( )()(12212 2211 12211 2 1 VVVV VLV VVL LVKLVK LLvvememvv9 .200173. 0714. 0978. 02640. 0大于 1，所以在暗视觉时，波长为nm8 .4351的光源的光亮度大于波长为nm1 .5462的单色光源的光亮度。 （光谱光视效能值参见教材第 4 页，此处采用了数值内插） 2、 解：解： 该激光束的光通量328. 0102240. 0683)(3emvVKLm（流明）发光强度)1028. 3(102 . 44/)101 (328. 055 23vvICd(坎德拉)光亮度)102 . 4(1035. 54/)101 (102 . 41111 235 或SILv vCd/m2光出射度5 23102 . 44/)101 (328. 0 SMv vLm/m2 10 米远处光斑面积大小：52321085. 7)10110(414. 3)(4LSm2反射光功率为：33107 . 110285. 0PPW反射光通量279. 0240. 0683107 . 1)(3VKPmvLm漫反射屏可以看作是个朗伯体，其法向发光强度I0与光通量的关系是/0I，由于朗伯体的光亮度与方向无关，所以：3 5 01013. 11085. 714. 3279. 0SSILv vCd/m23、解：解：白炽灯各向同性发光时848305 . 114. 34422vvvERSELm4、解：解：由维恩位移定律，KmTm2897，所以KTm6353456. 028972897第三章 1、解：解：300K 时，310/105 . 1cmni，1510dN远大于 ni，所以dipNn=+1510。而npni2，.innp=220 5 152 25 102 25 1010个/cm2其费米能级)(29. 0)(106 . 4105 . 1103001038. 1201015 23eVEJELnEnNkTLnEEiii id ifn其能级图如右。 2、解：解：300K 时，因310/105 . 1cmni，161025. 2idnNn4 16202 101025. 21025. 2nnpi个/cm2其费米能级)(42. 0)(1073. 6105 . 11025. 23001038. 1201016 23eVEJELnEnNkTLnEEiii id ifn其能级图如右。 4、 解：解： （a）300K 时，本征硅的电导率)(/104 . 4)4801350(106 . 1105 . 1)(61910cmqnpqnqpnipn（b）掺杂率 10-8，则掺入的施主浓度为1482210510105 dN所以，14105dNn，5 142102 105 . 4105)105 . 1 (pnpi)(/108. 0106 . 1)480105 . 41350105(19414cmpqnqpn6、解：解：因为归一化探测率NEPfADd*，所以10 1132*1013. 310105)25. 0(DfANEPdW这就是能探测的最小辐射功率。 7、解：解：9 7100 . 8100 . 221 21HfS8、解：解： 该金属光电发射体的逸出功为 2.5eV， 所以eVEEWf5 . 20， 且eVEEC5 . 70。(a) 发生光电效应的长波限：7 19834 1097. 4106 . 15 . 21000. 31062. 6 Whcmm(b) 费米能级相对于导带底的能级差0 . 5)5 . 7()5 . 2(00EEEEEcfeV第四章 10、解：解： （b）阴极电流AESSIKK441041021 . 020倍增系数611 01034. 2)495. 0(98. 0)(nM阳极电流AMIIKA2641036. 91034. 210411、 解：解： 光电倍增管的增益与每级电压的 kn 次方成正比。其中 k 为 0.708，n 是倍增级数。 既：knAVM ，所以VdVknMdM如要求放大倍数的稳定度大于 1%，则电压的稳定度应优于31004. 101. 0128 . 011MdM knVdV12、解：解：因为阳极电流ESMSIKA，所以最大光照度4 . 0101022520054max maxSMSIEKKlx第五章 2、解：解：光敏电阻中的光电流EUgSIg)(0，所消耗的电功率为IUP ，所以极限照度为；20020)0105 . 0(1040 )(2632 0max maxUgSPEglx3、 解：解：电路如右图所示。RL上的分压为URRRUtLL L，所以L LL tRUUUR无光照时6 1102 . 12000020. 0020. 012tR有光照时4 21020002212tR 因为光电导ESGGgpp0所以光照度)11(1120ttggp RRSSGGE5 .16)102 . 11 101(1061646LX4、已知 CdS 光敏电阻的暗电阻 RD=10 M，在照 度为 100 LX时亮电阻 R=5 K。用此光敏电阻控制继 电器，其原理如图所示。如果继电器的线圈电阻为 4K，继电器的吸合电流为 2 mA，问需要多少照度时 才能使继电器吸合？如果需要在 400 LX时继电器才能 吸合，则此电路需作如何改进？解：解：由题意， kRL4sRREEGGSttp g6 7120102)101 50001(1001)11(1 继电器吸合时的电流为 2mA，由RtRLU题 53 图CdSJ12V题 54 图3 310610212 IURRLp kRP22 36105 . 210210211 PgRSElx由题意，继电器吸合时的电流为 2mA，总电阻应为 6 千欧，而光敏电阻的阻值是kESRgP25. 1400102116继电器的电阻是 4 千欧，所以还应串接一个 750 欧姆的电阻。 （也可将电源电压降为 10.5 伏） 。 5、解：解： （a）恒流偏置，()b C gbeUIRrbb=+1()b OCccCc gbeUUVI RVRRrbb=-=-+1（b）恒压偏置，bebeUVU，()()b e beUIRrbb=+11，()b C gbeUIRrbb=+1()b OCCCCC beUUVI RVRRrbb=-=-+1 第六章 6、 解：解：因为微安表满量程电流为 100 微安，故 I2最大值是 1.4 毫安。这时光电池电压 0.3 伏，所以214104 . 13 . 032R在微安表支路中，电流为 0.3/（10010-6）=3103欧姆，所以 R 1为 2000 欧姆。8、现有一块光敏面积为 55mm2的硅光电池 2CR21，其参数为2/7mmLnASX，要求用一个量程为 10V 的电压表作照度指示，测试照度分别为 100LX和 1000LX两档，试 设计一个带有运放的照度计，画出其原理图，并给出图中元件的参数。 解：解：由题意，运算放大器应设计成电流电压变换器的形式，如图所示。因为ffSCSEARRIU所以，在 100 lx 的照度下，5 9107 . 55510010710 SEAURf同理，在 100 lx 的照度下，4107 . 5fR9、Rf+- -+-题 68 图解：解： （1）2CU2 的暗电流7 60104105 . 16 . 0fdRVI（A）（2）有光照时，ESIEP，fdPRIIV)(1，所以：67 61102 . 1)104105 . 14 . 2(1001)(1d fEIRV ESA/lx10、用 2CU1 型光电二极管接收辐射信号，如题 611 图所示。已知 2CU1 的灵敏度4 . 0SA/W，暗电流小于 0.2A，3DG6C的50。当最大辐射功率为 400W 时的拐点电压10MVV，求获得最大电压输出时的0R 值。若入射辐射功率由 400W 减小到 350W 时，输出电压的变化量是多少？解：解： 由于最大光电流1604004 . 0maxmaxSIPA 远大于暗电流2 . 0dIA，所以暗电流可以忽略。a)最大辐射功率为 400W 时，拐点电压10MVV，这时输出电压3 . 7107 . 018MbeCCOUUUUV由于eeeORSRIUmax) 1(，所以895104004 . 0) 150(3 . 7) 1(6 maxSURO eb) 当辐射功率从 400W 减小到 350W 时，91. 089510504 . 0) 150() 1(6 eeeORSIRUV11、解：解：由题意，应由直流负载电阻CR 来确定直流工作点，放大器输入电阻iR与直流负载电阻CR 并联共同组成光电二极管的交流负载。其检测电路和交流等效电路如图所示。CRcRiVb(a) 检测电路（b）交流等效电路题 611 图G0ICGcGi2CU13DG6+18VReVO题 611 图（1）在直流静态工作点 Q，应有CQbEQQGVVESVGI)(00在交流情况下，应有mEiCMQESGGGVV)(0在取得最大输出功率的情况下，应有CiGGG0，以上三式联立求解，得：)(22)2(00MbMmE CVVVGEESG6001 )1040(210005. 02)523(105 . 06 S所以： 600CR1501 6001005. 00CiGGGS150iR（2）输入给放大器的电流为tttESimEisin75. 0sin35 . 05 . 0sin21其有效值为AiIii53. 075. 0707. 0707. 00电压有效值为56100 .81053.0150iiiIRV伏功率有效值为WIVPiii1175102 . 4103 . 5100 . 8（如取结间电导6 010005. 0GS， 则7102 . 2CGS，6106 . 4CR，6105 . 4iR；AIi53. 0，38. 2iVV，61026. 1iPW）12、 解:解: 图中用 2CU 型光电二极管接