第八章课后习题及答案自己讲课用要点分析.pptVIP

第八章 课后习题及答案 8.1 什么叫外光电效应？由爱因斯坦光电效应方程式得出的两个基本概念是什么？ P230 答：1. 光线照射在某些物体上，使物体内的电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。 2.1 光的波长越短，也就是频率越高，光子的能量也越大； 2.2 光的波长越长，其光子的能量也就越小。 8.2 什么叫内光电效应？什么叫内光电导效应和光生伏特效应？ P231 答：1. 当光照射在物体上，使物体的电阻率发生变化，或产生光电动势的现象称为内光电效应。 2. 在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。 3. 在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。 8.3 试述光电管的简单结构及其光谱特性、伏安特性、光电特性和暗电流的特点。 P232 答：1. 首先光电管有真空光电管和充气光电管两类，两者结构类似。就真空光电管来说它是一个真空玻璃泡内装有两个电极：光电阴极和阳极。 2. 光谱特性：一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们具有不同的红限频率v0，因此它们可用于不同的光谱范围。除此之外，即使照射在阴极上的入射光的频率高于红限频率v0，并且强度相同，随着入射光频率的不同，阴极发射的光电子数量还会不同。即同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同，这就是光电管的光谱特性。 3. 伏安特性：当入射光的频谱及光通量一定时，阳极电压与阳极电流之间的关系称为伏安特性。 4. 光电特性：当光电管阳极与阴极间所加电压和入射光频谱一定时，阳极电流I与入射光在光电阴极上的光通量Φ之间的关系。 5. 暗电流的特点：没有光信号输入时，加上电压后阳极仍有电流。 8.4 试述光电倍增管的结构和工作原理与光电管的异同点。若入射光子为10^3个（1个光子等效于1个电子电量）。光电倍增管共有16个倍增极，输出阳极电流为20A，且16个倍增极二次发射电子数按自然数的平方递增，试求光电倍增管的电流放大倍数和倍增系数。 P234 答：1. 它由光电阴极，若干倍增极和阳极三部分组成。 2. 工作原理：入射光在光电阴极上激发出光电子，由于各极间有电场存在，所以阴极激发出的光电子被加速后轰击第一倍增极，第一倍增极受到一定能量的电子轰击后，能放出更多的电子，称为“二次电子”，每个极都能接受前一极的二次电子，而在各个倍增极上顺序加上越来越高的正电压。 这样如果在光电阴极上由于入射光的作用发射出一个光电子，这个电子被第一倍增极的正电压所加速而轰击第一倍增极，设第一倍增极有σ个二次电子发出，这σ个电子又被第二倍增极加速后轰击第二倍增极，而产生的二次电子又增加σ倍，由此经过n个倍增极后，原先的一个光电子将变为σn个电子，这些电子最后被阳极所收集而在外电路形成电流。 3.解：β=I/i =20/1000*1.6*10-19 =1.25*10-17 =12+22+32+...+162 =1.496*103 8.5 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，给出什么情况下应选用哪种器件最为合适的评述。 答：1. 光敏电阻的光电流和电压成线性关系。不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，而且没有饱和现象。由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作线性敏感元件 ，这是光敏电 阻的缺点之一。所以在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器 。 2. 光电池的特点是工作时不需要外加偏压，接收面积小，使用方便。缺点是响应时间长。光电池的光照特性为开路电压与光照度之间为对数关系，因而具有饱和性。因此，把硅光电池作为敏感元件时，应该把它当作电流源的形式使用，即利用短路电流与光照度成线性的特点，这是硅光电池的主要优点。 3. 光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，这是由于它的电流灵敏度一般为常数。而光敏三极管在弱光时灵敏度低些，在强光时则有饱和现象，这是由于电流放大倍数的非线性所至，对弱信号的检测不利。故一般在作线性检测元件时，可选择光敏二极管而不能用光敏三极管。 4. 光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出（或仅有很小的漏电流）。 8.6 光电效应器件中哪种响应快？比较内光电效应器件的频率特性。 答：1. 光伏效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，因为少数载流子的