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合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg，即??1.24?m?eV Eg2、应用发光二极管时注意哪些要点？
答：⑴开启电压： 发光二极管的电特性和温度特性都与普通的硅、锗二极管类似。只是正向开启电压一般都比普通的硅、锗二极管大些，而且因品种而异。
⑵温度特性：利用发光二极管和硅的受光器件进行组合使用时，应注意到二者的温度特性是相反的。温度升高时，发光二极管的电光转换效率变小，亮度减弱。而硅的受光器件，光电转换效率却是增加的。所以使用时，应把二者放到一起考虑，注意其组合后的整体温度特性。
⑶方向特性：发光二极管一般都带有圆顶的玻璃窗，当利用它和受光器件组合时，应注意到这一结构上的特点。发光管与受光管二者对得不准时，效果会变得很差。
3、激光的产生有哪些条件？
答：⑴需要泵源,把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去。⑵介质必须能发生粒子数反转,使受激辐射足以克服损耗。⑶必须要有一个共振腔提供正反馈及增益,以维持受激辐射的持续振。4、简述注入式半导体激光器的发光过程。
答：注入式半导体激光器的工作过程是，加外电源使PN结进行正偏置。正向电流达到一定程度时，PN结区即发生导带对于价带的粒子数反转。这时，导带中的电子会有一部分发生辐射跃迁，同时产生自发辐射。自发辐射出来的光，是无方向性的。但其中总会有一部分光是沿着谐振腔腔轴方向传
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播的，往返于半导体之间。通过这种光子的诱导，即可使导带中的电子产生受激辐射（光放大）。受激辐射出来的光子又会进一步去诱导导带中的其它电子产生受激辐射。如此下去，在谐振腔中即形成了光振荡，从谐振腔两端发射出激光。只要外电源不断的向PN结注入电子，导带对于价带的粒子数反转就会继续下去，受激辐射即可不停地发生，这就是注入式半导体激光器的发光过程。
5、光器和发光二极管的时间响应如何？使用时以什么方式（连续或脉冲）驱动为宜？
答：发光二极管：发光二极管的响应时间很短，一般只有几纳秒至几十纳秒。采用脉冲驱动的情况下，获得很高的亮度，但应考虑到脉冲宽度、占空度比与响应时间的关系。
半导体激光器：响应时间很短。半导体激光器的阈值电流都比较高，由于激光器工作时需要的电流很大，电流通过结和串联电阻时，将使结的温度上升，这又导致阈值电流上升。所以阈值电流很高的激光器，通常用脉冲电流来激励，以降低平均热损耗。习题10 一、填空题
光电耦合器是由（发光） 器件与（光敏） 器件组成的（电）－（光）－（电）器件。这种器件在信息传输过程中是用（光）作为媒介把输入边和输出边的电信号耦合在一起的。 二、简答题
1、简述光电耦合器件的电流传输比β与晶体管的电流放大倍数β的区别？ 答：⑴晶体管的集电极电流远远大于基极电流，即β 大；
⑵光电耦合器件的基区内，从发射区发射过来的电子是与光激发出的空穴
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相复合而成为光复和电流，可用αIF表示， α为光激发效率（它是发光二极管的发光效率、光敏三极管的光敏效率及二者之间距离有关的系数）。一般光激发效率比较低，所以IF大于IC。即光电耦合器件在不加复合放大三极管时， β 小于1。 2、简述光电耦合器件的特点。
答：⑴具有电隔离的作用。它的输入、输出信号完全没有电路联系，所以输入和输出回路的电平零电位可以任意选择。绝缘电阻高达10Ω～10Ω，击穿电压高达100～25KV，耦合电容小到零点几皮法。
⑵信号传输是单向性的，不论脉冲、直流都可以使用。适用于模拟信号和数字信号。
⑶具有抗干扰和噪声的能力。它作为继电器和变压器使用时，可以使线路板上看不到磁性元件。它不受外界电磁干扰、电源干扰和杂光影响。 ⑷响应速度快。一般可达微秒数量级，甚至纳秒数量级。它可传输的信号频率在直流和10MHz之间。
⑸使用方便，具有一般固体器件的可靠性，体积小，重量轻，抗震，密封防水，性能稳定，耗电省，成本低，工作温度范围在 －55℃～＋100℃之间。 三、分析题
光电耦合器件测试电路如图所示，分析它的工作原理。
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S1开关接通后：
⑴S2开关没有接通，正常情况下LED是不发光的。如果它是发光的，则说明光电耦合器的接收端已经短路。
⑵S2开关接通，正常情况下LED发光，它的发光强度可以用电位器RP来调节。如果LED没有发光，则说明光电耦合器是坏的。 习题11 一、填空题
1、光电成像器件包括（扫描成像器件）（非扫描成像器件）。
2、扫描型光电成像器件又称（摄像器件）。光电摄象器件应具有三种基本功能（光电变换）（光电信号存储）（扫描输出）。
3、分辨率是用来表示能够分辨图像中明暗细节的能力。分辨率常用两种方式来描述（极限）分辨率和（调制传递）函数。 习题12 一、概念题
1、转移效率：电荷包从一个势阱向另一个势阱中转移，不是立即的和全部的，而是有一个过程。在一定的时钟脉冲驱动下，设电荷包的原电量为Q(0)，在时间t时，大多数电荷在电场的作用下向下一个电极转移，但总有一小部分电荷某种原因留在该电极下，若被留下来的电荷为Q(t)，则转移效率η
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定义为转移的电量与原电量之比，即 ??Q?0??Q?t? Q?0?2、转移损失率：电荷包从一个势阱向另一个势阱中转移，不是立即的和全部的，而是有一个过程。
在一定的时钟脉冲驱动下，设电荷包的原电量为Q(0)，在时间t时，大多数电荷在电场的作用下向下一个电极转移，但总有一小部分电荷某种原因留在该电极下，若被留下来的电荷为Q(t)，则转移损失率定义为残留于原势阱中的电量与原电量之比，即 ??Q?t? 二、简答题 Q?0?1、为什么CCD必须在动态下工作？其驱动脉冲的上、下限频率受哪些条件限制，应如何估算？
答：CCD是利用极板下半导体表面势阱的变化来储存和转移信息电荷的，所以它必须工作于非热平衡态。时钟频率过低，热生载流子就会混入到信息电荷包中去而引起失真。时钟频率过高，电荷包来不及完全转移，势阱形状就变了，这样，残留于原势阱中的电荷就必然多，损耗率就必然大。因此，使用时，对时种频率的上、下限要有一个大致的估计。
为了避免由于热平衡载流子的干扰，注入电荷从一个电极转移到另一个电极所用的时间t必须小于少数载流子的平均寿命。当时钟频率过高时，若电荷本身从一个电极转移到另一个电极所需的时间t大于时钟脉冲使其转移的时间T/3，那么，信号电荷跟不上驱动脉冲的变化，转移效率大大下降。 f上决定于电荷包转移的损耗率ε，就是说，电荷包的转移要有足够的时间，电荷包转移所需的时间应使之小于所允许的值。三、分析题 分析浮置扩散放大器输出的工作原理。
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