QUANG ĐIỆN TỬ ÔN THI GK

QĐT-GK
Chương 1
1/ Định nghĩa lượng tử (quantum) và biểu thức năng
lượng lượng tử? Hãy tìm bước sóng của photon phát
ra khi điện tử từ mức năng lượng 12.09 eV về mức
năng lượng 10.2eV.
•

Lượng tử (quantum): đại lượng rời rạc và nhỏ
nhất của thực thể vật lí

VD: Photon = Quang tử = hạt ánh sáng
•

Năng lượng lượng tử = Năng lượng của 1
photon :
E = hf = hc/ λ Với: h : hằng số Planc, f : tần số,
λ : bước sóng ánh sáng, c : vận tốc as

Hoặc: E [eV] = 1240 / λ [nm]
2/ Định nghĩa mét chuẩn theo ánh sáng
như thế nào?
3/ Phổ của ánh sáng thấy được? (tính theo
nm)


Từ 400nm – 700nm
4/ Định nghĩa của góc khối? ứng dụng của
nó?
Góc khối = (Diện tích mặt cầu)
/ (bình phương bán kính)

Với trường hợp, mặt cắt là hình
tròn
Ứng dụng: Đánh giá sự truyền ánh sáng
từ nguồn phát đến nguồn thu.
5/ Định nghĩa hệ số hiệu suất K? (chú ý
người ta ngầm hiểu ΦR = 90% công suất
cần cho nguồn sáng. TD: Một bóng đèn
tròn 40W phát ra ΦP = 400 lm thì ΦR =
0.9 x 40W = 36 W, suy ra K = 400lm / 36
W = 11 lm/W).
K = (Thông lượng trắc quang)/ (Thông
lượng bức xạ) = ΦP/ΦR


Thông thường: ΦR = 0.9Pđiện

8/ Các định nghĩa về năng lượng bức xạ
và quang năng, cường độ bức xạ và
cường độ sáng.

9/ Đồ thị cường độ bức xạ? Các biểu thức
cường độ bức xạ của nguồn sáng điểm,
Lambert và lũy thừa? Quan hệ giữa cường
độ bức xạ và thông lượng?


10/ Định luật bình phương nghịch đảo với
nguồn sáng điểm? Người ta đo được 40
lm/m2 từ nguồn sáng (đèn tròn) đến chỗ
đo là 2 m. Giá trị E bằng bao nhiêu nếu

khoảng cách từ nguồn sáng đến điểm cần
biết là 0.5m?
11/ Định nghĩa OTF và khẩu độ số NA?
Chương 2
15/ Trình bày các cách phân loại vật liệu theo cấu
trúc và liên kết. Các dụng cụ bán dẫn sử dụng các
cấu trúc và liên kết gì?
Theo cấu trúc:
• Phân loại vật liệu rắn theo cấu trúc: [đơn]
tinh thể, đa tinh thể và vô định hình.
• Các dụng cụ bán dẫn thường có cấu trúc: đơn
tinh thể.
Theo liên kết:
• Phân loại: KL, ion, đồng hóa trị, Van der
Waal


Bán dẫn nguyên tố dùng liên kết đồng hóa
trị; bán dẫn hợp chất thì dùng liên kết đồng
hóa trị và liên kết ion.
16. Cách phân loại vật liệu theo khe năng
lượng. Trong dụng cụ quang điện tử, người
ta thường dùng các vật liệu nào trong các
vật liệu sau: Ge, GaAs, Si, InP.
17/ Bán dẫn trực tiếp và bán dẫn gián tiếp là gì? Cho
thí dụ.
• Bán dẩn trực tiếp là bán dẫn khi có sự dịch
chuyển của điện tử giữa dải hóa trị và dải dẫn
thì không có sự thay đổi momentum. Khi từ
dải dẫn về dải hóa trị thì sinh ra photon.

TD: GaAs
• Bán dẩn gián tiếp là bán dẫn khi có sự dịch
chuyển của điện tử giữa dải hóa trị và dải dẫn
thì có sự thay đổi momentum. Khi từ dải dẫn
về dải hóa trị thì sinh ra phonon.
TD: Si.
•

18/ Thế nào là bán dẫn nội tại, bán dẫn
loại N và bán dẫn loại P?


•

•

B/d nội tại: b/d thuần (số tạp chất <<
hay = 0)
Có σ thường rất nhỏ  dẫn điện kém
Muốn σ nhiều  pha tạp chất
Có 2 loại tạp chất: donor (cho thêm e),
acceptor (thêm lỗ)

n = nồng độ e- = số e / đvtt (1/cm3)
p = nồng độ lỗ = số lỗ / đvtt (1/cm3)
•
-

B/d ngoại lai: (có pha tạp chất)
B/d loại N: khi pha tạp chất có n > p

B/d loại P: khi pha tạp chất có p > n

19/ Nồng độ hạt dẫn n và p trong bán dẫn
thuần, bán dẫn loại N và bán dẫn loại P?
20/ Ý nghĩa của hàm phân bố FermiDirac? Với vật liệu bán dẫn, nếu T = 0K
thì ni = ?
21/ Vị trí của mức Fermi EF trong bán dẫn
thuần, bán dẫn loại N và bán dẫn loại P?
Với bán dẫn có pha tạp chất thì các nồng


độ tạp chất ND và NA ảnh hưởng như thế
nào EF?
22/ Các chuyển tiếp PN bước p+n và pn+ có đặc
điểm gì?
• Chuyển tiếp PN bước p+n có NA >> ND và
miền nghèo hầu như nằm bên N.
• Chuyển tiếp PN bước pn+ có ND >> NA và
miền nghèo hầu như nằm bên P.
23/ Sự sinh cặp điện tử-lỗ trong bán dẫn
do các tác động gì? Trong dụng cụ QĐT
thường thấy tác động nào?
ĐS.
• Sự sinh cặp điện tử-lỗ có thể do các
tác động: nhiệt năng, [hấp thu] ánh
sáng, và hạt
dẫn có năng lượng cao va chạm với
nguyên tử.
• Trong dụng cụ QĐT thường thấy tác
động hấp thu ánh sáng.

24/ Tái hợp bức xạ và tái hợp không bức
xạ thường thấy trong bán dẫn loại gì?
25/ Tái hợp bức xạ điện tử-lỗ ngẫu nhiên
và tái hợp bức xạ điện tử-lỗ do kích thích
thì được thấy trong các dụng cụ QĐT nào?
26/ Chuyển tiếp đồng thể và chuyển tiếp dị thể là gì?
Chuyển tiếp dị thể thường dùng trong các dụng cụ
nào?
BG.
• Chuyển tiếp đồng thể được tạo nên cùng 1 loại
vật liệu bán dẫn.
• Chuyển tiếp dị thể được tạo nên cùng 2 loại vật
liệu bán dẫn có Eg khác nhau.
• Với DCQĐT người ta thường dùng chuyển tiếp
dị thể vì nó cho hiệu năng cao hơn.
27/ Các dụng cụ quang điện tử như các dụng cụ phát
hiện bức xạ, LED, và LASER hoạt động theo
nguyên tắc nào?
BG.
• Dụng cụ phát hiện bức xạ hoạt động theo


nguyên tắc hấp thu photon sinh cặp điện tử-lỗ
làm ảnh hưởng đến độ dẫn điện.
• LED hoạt động theo nguyên tắc tái hợp điện tửlỗ có bức xạ ngẫu nhiên.
• LASER hoạt động theo nguyên tắc tái hợp điện
tử-lỗ có bức xạ do kích thích, các photon sinh ra
đồng pha với photon kích thích.

Chương 3
28/ Trình bày nguyên tắc hình thành hiện
tượng điện quang trong LED.
29/ Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của LED?
BG.
• Cấu tạo: chuyển tiếp bước PN (thí dụ: pn+) với
bán dẫn trực tiếp và được đóng gói với vật liệu dễ
cho ánh sáng phát ra được. Để có hiệu năng thì
người ta có thể dùng chuyển tiếp dị thể kép (DH).
• Nguyên tắc hoạt động: Khi đưa phân cực thuận
vào chuyển tiếp PN, rào thế của chuyển tiếp nhỏ
hơn, do đó có sự bơm hạt dẫn thiểu số (điện tử
vào P và lỗ vào N) và khi di chuyển như vậy một


phần của chúng sẽ tái hợp bức xạ ở miềnn nghèo
và lân cận để tạo nên phát xạ photon.
30/ Làm thế nào có thể chế tạo được các
LED có màu khác nhau?
31/ Bức xạ được phát ra bởi LED nằm
trong vùng nào của phổ điện từ?
32/ Đặc tuyến Volt-Ampere của LED.
33/ So sánh LED và diode tiếp xúc PN (so
sánh với các mục: cấu tạo, đặc tính điện
dựa trên các tham số trên đặc tuyến như
điện áp dẫn, đánh thủng...)

Cấu tạo

Diode

thường
Chuyển
tiếp pn,
pn+, p+n

LED
Thường chọn
chuyển tiếp
pn+ và dùng
bán dẫn trực
tiếp và
chuyển tiếp
dị thể để có
hiệu suất


cao. Đóng
gói bằng
plastics để
cho ánh
sáng có thể
đi ra ngoài.
Nhỏ:
Đa số > 1V
Điện áp dẫn
0.3V(Ge), (TD: LED đỏ
0.7V(Si)
có đ/áp dẫn
là 2V
Nhỏ (VBR

Điện áp đánh
Lớn
thủng
tiêu biểu ≤
5V)
Dòng dẫn nhiệt Có nhiều trị Thường nhỏ
Tương tự
Ảnh hưởng
Tương tự
nhiệt độ lên
nhau
nhau
đặc tuyến
thuận
35/ Liệt kê các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu
suất [chuyển đổi] ngoài ηext của LED.
41/ Trình bày cách tính mạch lái LED bằng
khóa BJT.


42/ Tại sao LED có đáp ứng nhanh hơn so
với các nguồn sáng thông thường?
43/ Tại sao thường phải có điện trở với giá
trị thích hợp mắc nối tiếp với LED? Có khi
nào ta không cần điện trở này?
44/ Công suất ánh sáng do LED phát ra tỉ
lệ với đại lượng nào trong LED?
45/ Hãy nêu 2 thuận lợi và 2 bất lợi (trong
các thuận lợi và các bất lợi) của LED?
ĐS. Nếu SV nêu được 2 thuận lợi và 2 bất

lợi trong bảng sau thì đạt.
Các thuận lợi của
LED
• Tiết kiệm năng
lượng
• Thời gian sống
dài
• Nguồn sáng lạnh
(không cần làm
nóng)
• Không ảnh

Các bất lợi của
LED
• Để làm nguồn
chiếu sáng thì cần
ghép
nhiều LED lại.
• Cần cung cấp áp
và dòng đúng. Để
nguồn sáng
không đổi cần


hưởng bởi nhiệt
độ lạnh
• Có thể điều
khiển độ sáng
bằng dòng
LED.

• Thân thiện môi
trường

dòng hằng.
• Điện áp ngược
nhỏ.
• Dịch bước sóng
(đổi màu) khi
nhiệt độ
tăng.
• Ánh sáng xanh
dương hại mắt.

46/ Tại sao khi dùng LED làm nguồn sáng
phát tín hiệu trong truyền thông thì
thường sử dụng dòng lái dạng xung? Khi
đó ta phải chú ý những giới hạn gì với
LED?
47/ Hãy vẽ các mạch lái LED bằng dòng
hằng (3 mạch).
48/ Tại sao người ta không sử dụng mức
cao của ngõ ra IC số thông thường để lái
LED sáng? Hãy đề nghị các cách khắc
phục để dùng LED với IC số thông thường.


BG.
• Người ta không sử dụng mức cao
của ngõ ra IC số thông thường để lái
LED sáng vì

dòng ra danh định lúc đó rất thấp (≈
20µA)
• Các cách khắc phục để dùng LED với
IC số:
1. Dùng mức thấp của IC số thông
thường lái LED (có dòng ngõ ra IOL ≈
–20 mA).
2. Dùng IC số ngõ ra cực thu hở/cực
máng hở.
3. Dùng IC số có ngõ ra cấp dòng
hằng.
51/ Khi sử dụng LED làm nguồn sáng phát
tín hiệu thì ta cần cải thiện cho cường độ
sáng mạnh hơn. Hãy liệt kê các giải pháp
khả thi để tăng cường độ sáng của LED?
ĐS.
Các giải pháp khả thi để tăng cường


độ sáng của nguồn sáng dùng LED
khi phát tín hiệu:
• Mắc nối tiếp thêm LED
• Lái LED bằng dòng xung (điều chế
xung)
• Dùng thấu kính để hội tụ chùm tia
Có thể sử dụng 1 trong các giải pháp
trên hoặc kết hợp 2 hay tất cả!