光电检测技术课程作业及答案（打印版）

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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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答：V1为复位管，R1为限流电阻，V1为输出管，RL为负载电阻，C为等效电容。电荷包输出前，要先给V1的栅极加一窄的复位脉冲φR，这时，V1导通，C被充电到电源电压，V2管的源极S2的电压也跟随上升接近于电源电压。φR变为低电平以后，V1截止，但V2在栅极电压的控制下仍为导通状态。当电荷包经过输出栅OG流过来时，C被放电，V2的源极电压也跟随下降，下降的程度则正比于电荷包所携带的电量，即构成输出信号。 习题13 一、填空题

1、变像管还是像增强管取决于（阴极材料）。如果对（红外或紫外）光线敏感，则它就是变像管；如果它只对（微弱的可见）光敏感，则它就是像增强管。

2、变像管和像增强管都具有图像增强的作用，实现图像增强一般有两种方法：增强（电子图像密度）和增强（增强电子的动能）。

3、增强电子图像密度，一般利用（二次电子发射）来实现； 增强电子动能，用增强（增强电场或磁场的）的方法。 二、简答题

1、变像管？像增强管？像管和摄像管的区别？

答：变象管是指能够把不可见光图象变为可见光图象的真空光电管。图象增强管是指能够把亮度很低的光学图象变为有足够亮度图象的真空光电

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