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1、光电检测 课后作业 西安理工大学 光信一 一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m高处，用照度计测得正下发地面上的照度为30lx，求该灯的光通量。 解：=E*4R2=30*4*3.14*1.52=848.23lx， 二 光敏电阻R与Rl=2K的负载电阻串联后接于Ub=12V的直流电源上，无光照时负载上的输出电压为U1=20mv，有光照时负载上的输出电压U2=2v，求 光敏电阻的暗电阻和亮电阻值；若光敏电阻的光电导灵敏度Sg=6*10-6 s/lx，求光敏电阻所受的照度。 解: R暗= /I暗=/(U1/Rl)=/U1*Rl=/2*10-2*2*103=1.2*106，R亮=(Ub-U
2、2)/U2*Rl=/2*2*103=104， Gd=1/R暗=8.3*10-7s，Gl=1/R亮=10-4s，G= Gl - Gd =10-4-8.3*10-7=10-4S，E=G/Sg=10-4/(6*10-6)=16.53 lx， 三已知Cds光敏电阻Rb=10M，在照度为100lx的时亮电阻为R=5K，用次光敏电阻控制继电器，如图所示，如果继电器的线圈电阻为4IK，继电器的吸合电流为2mA,问需要多少照度是，才能使继电器吸合？如果需要在400lx时继电器才能吸合，则此电路需作如何改进？ 解：设继电器吸合时，光敏电阻值为R1, I=U0/(R1+RJ)， 得，R1=2K，Sg=g/E=(G
3、亮-G暗)/E=G亮/E=1/(R亮*E), 可以认为 R亮*E=定值，5*100=2*x，得，x=250lx，改进：加电阻并联分流，U并=Rj*I=4K*2mA=8V;加电阻串联分压，当E=400lx时，R亮=1250，R串=R1-R亮=0.75K， 四 .下面为一理想运算放大器，对光电二极管2CU2的光电流进行线性放大，若2CU2未受光照时，运放输出电压U=0.6V，在E=100lx光照下，输出电压U=2.4V，求：2CU2的暗电流，2CU2的电流灵敏度. 解：由运放虚短虚断得：U0=0，I暗=U/R=0.6/(1.5*106)=4*10-7A,I亮=U/R=2.4/(1.5*106)=1
4、.6*10-6A,S=Ip/E=(I亮-I暗)/E=(1.6 uA -0.4uA)/100=1.2*10-8(A/lx). 五 .现有GDB-423型PMT的光电阴极面积为2C,阴极灵敏度Sk为25uA/lm,倍增系统的放大倍数为105,阴极额定电流为20uA,求允许的最大光照。 解：E=Ia/=20*10-6/(25*10-6*105*2*10-4)=0.04lx. 六 .光电倍增管的阴极灵敏度为20Ua/lm,阴极入射光照为0.1lx，阴极有效面积为2C，倍增极二次发射系数为4，光电阴极收集率为0.98，倍增极传递效率为0.94，倍增极数为11，计算PMT的放大倍数和阴极电流。 解：Sk=
5、20Ua/lm, Ev=0.1lx ,A=2c=2*10-4，=4，f=0.98，g=0.94，n=11，放大倍数M=fn=0.98*(0.94*4) 11=2.08*106, =Ev*A=0.1*2*10-4=2*10-5lm, 阴极电流Ik=Sk*=20*2*10-5=4*10-4uA,阳极电流Ia=Ik*M=832 uA, 七 .将一灵敏度为0.08mv/的热电偶与电压表相连，电压表接线端为50，若热电偶热端温度为800，电压表上的读数为多少？ 解：由题意：T0=50摄氏度，T=800，T=T-T0=750，V=S*T=0.08*750=60MV 八 .如图所示的电路中，设电源电压Ub=
6、9V，光敏二极管的福安特性曲线见图，光敏二极管上的光通量在0150ulm之间变化，若光通量在此范围内做正弦变化，要使输出交变电压的幅值为3V，求所需的负载电阻Rl，并作出负载线。 解：由题意，Ub=9V, U=3V, max=150ulm, min=0ulm, 由图知，I=17-2=15 uA, Rl=U/I=2*3/15=400K，负载线：U=9-0.4*106I, 九 .已知某Si光电二极管的灵敏度为0.5 uA/Uw，节间电导G=0.01us，转折电压U0=10V,入射光功率从P=25uw,偏压Ub=50V，求最大负载Rl，输出电流I，输出电压U和输出功率Pl。 解：因为U=250V，M
7、点电流：Gl*=G*U0+S*max,得，Gl=/=0.315us，Rl=1/Gl=3.2M，U=S*/(G+Gl)=0.5*/=15.4V，I=U/Rl=5UA, P=Gl*U2=0.315*15.42=74.7054. 十 .已知某Si光电二极管的灵敏度为0.5UA/uw，节间电导G=0.01us(微西)，转折电压Um=10V,入射光功率的P=5+3*sinwt,偏压Ub=40V. 试求：电信号输出送到放大器时，取得最大功率的电阻Rb0，放大器的输入电阻Ri以及输送到放大器的电压及功率。 解：由题知入射光功率：P=5+3*sinwt，则E0=5uw，Em=3uw, Pl=Gl/2*(Se*Em)/(Gl+Gb+G)2, 当Gl=Gb+G最大，Rb0=2*/(Se+2*G*Um)=2*/=8.96*106，Pl=）2=2.52uw，Um=Se*Em/=6.72V.
