科目三、光電傳感與檢測技術(shù)A

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1、1、光的波動性：干涉，衍射，偏振（1）時間相干性：是指不同一點光源，在不同時間發(fā)射光束的相干狀態(tài)。相干時間：是指相位的時間性能夠維持的時間。在數(shù)量級上，相干時間是光波頻率寬度的倒數(shù)。相干面積：(λR/△L)若擴展廣源的面積為（△L），此面積內(nèi)各點所發(fā)出的波長為λ的光通過與光源相距為R并與光傳播方向垂直的平面上的亮點。（2）空間相干性：是指不同空間位置的光源之間的相干狀態(tài)。2、根據(jù)愛因斯坦量子理論，原子、分子或離子與光的相互作用包含：自發(fā)輻射，受激輻射，受激吸收。自發(fā)輻射：粒子自發(fā)地從高能級躍遷到低能級，同時發(fā)出一個光子，這一過程叫做自發(fā)輻射。受激輻射：若處在高能級的粒子，在一個能

2、量等于兩能級之差（E2-E1）的光子作用下，從高能級躍遷到低能級并發(fā)射一個光子，這一過程稱為受激輻射。受激吸收：處于低能級的原子（El），受到外來光子的激勵下，在滿足能量恰好等于低、高兩能級之差（△E）時，該原子就吸收這部分能量，躍遷到高能級（Eh），即△E=Eh-El。受激吸收與受激輻射是互逆的過程。3、激光器由3部分組成，分別是：工作物質(zhì)，泵浦源，諧振腔4.什么是本征半導(dǎo)體？摻雜半導(dǎo)體？P型半導(dǎo)體？P型半導(dǎo)體中多子是？少子是？施主原子？受主原子？N型半導(dǎo)體？N型半導(dǎo)體中多子是？少子是？施主原子？受主原子？答：①本征半導(dǎo)體：完全純凈的，結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體；摻雜半導(dǎo)體（P型、N

3、型）：在本征半導(dǎo)體內(nèi)參入微量的雜質(zhì)后的半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同，摻雜半導(dǎo)體可分為空穴(P)型半導(dǎo)體和電子(N)型半導(dǎo)體；②P型半導(dǎo)體：即在硅的晶體內(nèi)參入少量三價元素雜質(zhì)，如：硼；多子為空穴，少子為自由電子；硼原子在硅晶體中能接受電子，故硼是受主原子。N型半導(dǎo)體：即在硅的晶體內(nèi)參入少量五價元素雜質(zhì)，如：磷；多子為自由電子，少子為空穴；磷原子在硅晶體中能產(chǎn)生多余的電子，故磷是施主原子。5、什么是費米能級（費米能級的物理意義）各種類型的半導(dǎo)體中電子填充幾率為50%的這樣的一個能級，一般可以認為在溫度不是很高時，能量大于費米能級的量子態(tài)，基本上沒有被電子占據(jù)；能量小于費米能級的量子

4、態(tài)，基本上被電子占據(jù)。費米能級的位置較高說明：有較多的能量較高的量子態(tài)上有電子。本征半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體以及P型半導(dǎo)體的費米能級的能帶圖如下圖所示：(a)本征半導(dǎo)體(b)N型半導(dǎo)體(c)P型半導(dǎo)體PN結(jié)的能帶圖如下圖所示：(a)熱平衡狀態(tài)下PN結(jié)能帶圖(b)熱平衡狀態(tài)打破熱平衡狀態(tài)下PN結(jié)能帶圖6、PN結(jié)內(nèi)漂移運動和擴散運動是什么？什么是PN結(jié)的同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)？什么是空間電荷區(qū)，勢壘區(qū)？什么是PN結(jié)內(nèi)的非平衡少數(shù)載流子？答：①漂移運動就是由于電場作用而導(dǎo)致載流子的運動；擴散運動是載流子由高濃度區(qū)域向低濃度的區(qū)域運動。②同質(zhì)結(jié)就是同一種半導(dǎo)體形成的結(jié)，異質(zhì)結(jié)就是不同半導(dǎo)體形成的結(jié)；P

5、N結(jié)的同質(zhì)結(jié)：P型半導(dǎo)體材料與N型半導(dǎo)體材料相同；PN結(jié)的異質(zhì)結(jié)：P型半導(dǎo)體材料與N型半導(dǎo)體材料不同。③空間電荷區(qū)：在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體交界面處，由于存在載流子的濃度梯度，P區(qū)一側(cè)的空穴向N區(qū)移動，N區(qū)一側(cè)的電子向P區(qū)移動，P區(qū)和N區(qū)分別留下了帶正電荷和帶負電荷的離子，稱這些離子所帶電荷為空間電荷，他們所在區(qū)域成為空間電荷區(qū)。④勢壘區(qū)：當漂移運動與擴散運動相等時，空間電荷區(qū)便處于動態(tài)平衡狀態(tài)，空間電荷區(qū)也稱為勢壘區(qū)。⑤非平衡少數(shù)載流子：在PN結(jié)兩端加正向電壓，破壞了原來的平衡，引起多數(shù)載流子流入對方，使得P區(qū)和N區(qū)內(nèi)少數(shù)載流子比原平衡狀態(tài)時增加，這些載流子稱為非平衡載流子。7

6、、PN結(jié)在非平衡載流子存在區(qū)域內(nèi)，必須用電子準費米能級和空穴的準費米能級取代原來平衡時的統(tǒng)一費米能級8、半導(dǎo)體的受激器的伏安特性是具有單項導(dǎo)電性。9、什么是光熱效應(yīng)？答：某些物質(zhì)受到光照后，由于溫度變化而造成材料性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為光熱效應(yīng)；光熱效應(yīng)包括：熱釋電效應(yīng)，輻射熱計效應(yīng)，溫差電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)：介質(zhì)的極化強度隨溫度變化而變化，引起表面電荷的變化的現(xiàn)象；輻射熱計效應(yīng)：入射光照射材料，由于受熱而造成電阻率變化的現(xiàn)象；溫差電效應(yīng)：當兩種不同的配偶材料兩端并聯(lián)熔接時，兩接頭溫度不同，產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。10、什么是光電效應(yīng)？什么是內(nèi)光電效應(yīng)？什么是外光電效應(yīng)？答：光電效應(yīng)：物

7、質(zhì)受到輻射光的照射后，材料的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變（如：電導(dǎo)率，發(fā)射電子發(fā)生改變），產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)：在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象；外光電效應(yīng)：在光的照射下，物質(zhì)吸收光子并激發(fā)出自由電子的現(xiàn)象。11、什么是光電導(dǎo)效應(yīng)？答：當光照射到半導(dǎo)體材料時，晶格原子或雜質(zhì)原子的束縛態(tài)電子吸收光子能量并被激發(fā)為傳導(dǎo)態(tài)的自由電子，引起材料的載流子濃度的增加，因而導(dǎo)致材料的電導(dǎo)率增大的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)12、什么是光生伏特效應(yīng)？答：在沒有光照的情況下，結(jié)型半導(dǎo)體