光電器件技術考試題庫及答案光電器件技術考試試卷一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種光電器件是基于內(nèi)光電效應工作的？（）A.光電管B.光電倍增管C.光敏電阻D.光電池2.光敏二極管在無光照時，處于（）狀態(tài)。A.導通B.截止C.放大D.飽和3.發(fā)光二極管（LED）的發(fā)光原理是（）。A.熱輻射B.電致發(fā)光C.光致發(fā)光D.化學發(fā)光4.光電耦合器的主要作用是（）。A.信號隔離B.信號放大C.信號濾波D.信號整形5.激光具有的特點不包括（）。A.高亮度B.高單色性C.高方向性D.高發(fā)散性6.以下光電器件中，響應速度最快的是（）。A.光敏電阻B.光敏二極管C.光敏三極管D.光電池7.光電池的開路電壓與光照度的關系是（）。A.成正比B.成反比C.對數(shù)關系D.無關8.光電倍增管的倍增系數(shù)與（）有關。A.陽極電壓B.陰極電壓C.打拿極級數(shù)D.光照強度9.液晶顯示器（LCD）的工作原理是基于（）。A.電光效應B.磁光效應C.聲光效應D.熱電效應10.以下哪種光電器件可用于檢測紅外光？（）A.硅光敏二極管B.鍺光敏二極管C.光敏電阻D.光電管11.半導體激光器（LD）與發(fā)光二極管（LED）相比，其主要優(yōu)點是（）。A.壽命長B.效率高C.單色性好D.成本低12.光探測器的量子效率是指（）。A.輸出光功率與輸入光功率之比B.輸出光電流與輸入光功率之比C.產(chǎn)生的光生載流子數(shù)與入射光子數(shù)之比D.輸出電信號功率與輸入光信號功率之比13.以下光電器件中，可用于光通信系統(tǒng)中光發(fā)射的是（）。A.光敏二極管B.發(fā)光二極管C.光電倍增管D.光電池14.光敏三極管的電流放大倍數(shù)與（）有關。A.基極電流B.集電極電流C.發(fā)射極電流D.光照強度15.光纖的主要成分是（）。A.石英B.玻璃C.塑料D.金屬二、多項選擇題（每題3分，共15分）1.以下屬于光電器件的有（）。A.光敏電阻B.發(fā)光二極管C.光電耦合器D.激光二極管2.光電器件的基本特性參數(shù)包括（）。A.靈敏度B.響應時間C.光譜響應D.暗電流3.激光的產(chǎn)生需要滿足的條件有（）。A.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布B.光學諧振腔C.泵浦源D.高溫度4.光通信系統(tǒng)中常用的光探測器有（）。A.光敏二極管B.光電倍增管C.雪崩光電二極管D.光電池5.液晶顯示器的優(yōu)點有（）。A.低功耗B.無輻射C.視角大D.色彩鮮艷三、判斷題（每題2分，共20分）1.光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而增大。（）2.光電管是基于外光電效應工作的光電器件。（）3.發(fā)光二極管的發(fā)光顏色取決于其材料的禁帶寬度。（）4.光電耦合器可以實現(xiàn)電光電的轉(zhuǎn)換。（）5.激光的高方向性意味著激光束的發(fā)散角很小。（）6.光電池在光照下可以產(chǎn)生電動勢，因此可以作為電源使用。（）7.光電倍增管的靈敏度比普通光電器件低。（）8.液晶顯示器是主動發(fā)光器件。（）9.半導體激光器的閾值電流越大，其性能越好。（）10.光纖通信具有傳輸容量大、損耗低等優(yōu)點。（）四、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述光敏電阻的工作原理和特點。2.說明激光產(chǎn)生的原理和條件。五、計算題（15分）已知某光電池的短路電流為\(I_{sc}=10\mathrm{mA}\)，開路電壓為\(U_{oc}=0.5\mathrm{V}\)，當負載電阻\(R=50\Omega\)時，求光電池的輸出電流和輸出電壓。答案一、單項選擇題1.C。光敏電阻基于內(nèi)光電效應，光電管和光電倍增管基于外光電效應，光電池基于光生伏特效應。2.B。光敏二極管無光照時截止。3.B。發(fā)光二極管是電致發(fā)光。4.A。光電耦合器主要用于信號隔離。5.D。激光具有高亮度、高單色性、高方向性，低發(fā)散性。6.B。光敏二極管響應速度最快。7.C。光電池開路電壓與光照度成對數(shù)關系。8.C。光電倍增管的倍增系數(shù)與打拿極級數(shù)有關。9.A。液晶顯示器基于電光效應。10.B。鍺光敏二極管可用于檢測紅外光。11.C。半導體激光器單色性好。12.C。光探測器量子效率是產(chǎn)生的光生載流子數(shù)與入射光子數(shù)之比。13.B。發(fā)光二極管可用于光通信系統(tǒng)光發(fā)射。14.D。光敏三極管電流放大倍數(shù)與光照強度有關。15.A。光纖主要成分是石英。二、多項選擇題1.ABCD。光敏電阻、發(fā)光二極管、光電耦合器、激光二極管都屬于光電器件。2.ABCD。光電器件基本特性參數(shù)包括靈敏度、響應時間、光譜響應、暗電流等。3.ABC。激光產(chǎn)生需要粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布、光學諧振腔、泵浦源。4.AC。光通信系統(tǒng)常用光敏二極管和雪崩光電二極管作為光探測器。5.AB。液晶顯示器低功耗、無輻射，視角小、色彩相對不夠鮮艷。三、判斷題1.×。光敏電阻阻值隨光照強度增加而減小。2.√。光電管基于外光電效應。3.√。發(fā)光二極管發(fā)光顏色取決于材料禁帶寬度。4.√。光電耦合器實現(xiàn)電光電轉(zhuǎn)換。5.√。激光高方向性意味著發(fā)散角小。6.√。光電池光照下產(chǎn)生電動勢可作電源。7.×。光電倍增管靈敏度高。8.×。液晶顯示器是被動發(fā)光器件。9.×。半導體激光器閾值電流越小性能越好。10.√。光纖通信傳輸容量大、損耗低。四、簡答題1.工作原理：光敏電阻是基于內(nèi)光電效應工作的。當有光照時，半導體材料吸收光子能量，使價帶中的電子躍遷到導帶，從而產(chǎn)生自由電子空穴對，使半導體的導電性能增強，電阻值減小；光照停止后，自由電子空穴對復合，電阻值恢復到原來的大小。特點：靈敏度高，光照變化時電阻值變化明顯。光譜響應范圍寬，可根據(jù)不同材料選擇不同的光譜響應波段。結構簡單，價格便宜。響應時間較長，一般為毫秒級。受溫度影響較大，穩(wěn)定性較差。2.原理：激光的產(chǎn)生基于受激輻射原理。在原子系統(tǒng)中，處于高能級\(E_2\)的原子受到一個頻率為\(\nu=(E_2E_1)/h\)（\(h\)為普朗克常量）的光子的激勵，會從高能級\(E_2\)躍遷到低能級\(E_1\)，同時發(fā)射出一個與入射光子頻率、相位、傳播方向和偏振狀態(tài)都相同的光子。如果在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，即高能級的粒子數(shù)多于低能級的粒子數(shù)，那么受激輻射將占主導地位，通過光學諧振腔的反饋和放大作用，就可以產(chǎn)生高強度、高單色性、高方向性的激光。條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：通過泵浦源將大量粒子從低能級激發(fā)到高能級，使高能級的粒子數(shù)多于低能級的粒子數(shù)。光學諧振腔：由兩個反射鏡組成，一個全反射鏡和一個部分反射鏡，它可以使光在腔內(nèi)來回反射，不斷地進行受激輻射放大，同時還可以選擇激光的頻率和方向。泵浦源：為實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布提供能量，常見的泵浦源有光泵浦、電泵浦等。五、計算題光電池可等效為一個電流源\(I_{sc}\)和一個二極管并聯(lián)，再與一個內(nèi)阻\(R_{i}\)串聯(lián)的電路。在近似計算中，可認為開路電壓\(U_{oc}\)與短路電流\(I_{sc}\)和內(nèi)阻\(R_{i}\)滿足\(U_{oc}=I_{sc}R_{i}\)，則內(nèi)阻\(R_{i}=\frac{U_{oc}}{I_{sc}}=\frac{0.5\mathrm{V}}{10\times10^{-3}\mathrm{A}}=50\Omega\)。根據(jù)歐姆定律，當負載電阻\(R=50\Omega\)時，輸出電流\(I=\frac{I_{sc}R_{i}}{R+R_{i}}=\frac{10\times10^{-3}\mathrm{A}\time