2007 年 秋季 期末考 題目重點

一、底片的感光度與其上溴化銀晶體的顆粒大小有什麼關係？光圈與景深有什麼關係？快門速度與被攝物體清晰度有什麼關係？試藉此說明在攝影時，光線越充足越有利。

(1) 顆粒越細小，感光度越差，但畫面越細緻。因此光線充足時，可用感光度低約底片，來獲得細緻的畫面。

(2) 光圈越小，景深越深，即影像焦距外的遠近都仍看得清楚。但光圈小會導致光線曝光不足，故光線越多越好。

(3) 快門速度快（時間短）則物體尚未有大範圍移動便己完成影像的捕捉，故影像清晰不模糊。然而快門太快將導致光線不足，因此若有充足的光源最為理想。

二、針孔相機為什麼能捕捉到影像？又為什麼該影像是上下顛倒、左右相反？

由於光直線進行的關係，不同位置的外界物體其光線是以不同的角度進入針孔，而到達孔後的不同位置上，因此不重疊而能成像。經過了針孔的篩濾通過（可以圖來表示），才使影像與原本者上下顛倒、左右相反。

三、進位法的使用，對於計數與算術有什麼重大的貢獻？

(1) 把龐大或複雜的數量用簡單的數字記號作精確的描述。

(2) 所有加減乘除四則運算，都只要使用個位數的規則便可以推廣到任何位數。

四、試說明電晶體的構造與其在應用在電腦晶片上的功能。

(1) 有 p-型與 n-型半導體以三明治方式夾在一起，有金屬導線接到源極、汲極與閘極， 其中閘極與半導體未直接按觸，中間有氧化物作絕緣。

(2) 一個電晶體就以一個邏輯電路的反閘，以反閘為基本單位所構成的各種基本邏輯運算元件，如 AND，NOR 等，進一步組合成電腦 CPU 中各種運算（如加法）所需的數位電路。

五、晶圓是由整個單晶體矽棒切薄片而得，請問純矽晶棒是如何由砂石（二氧化矽）經由兩階段的步驟得到？

(1) 砂子先送入高溫爐加高熱，把二氧化矽中的氧趕跑，剩下矽元素與雜質，雜質由於比重不同下沉，冷卻後可將雜質分離，而得到純矽。

(2) 將純矽放入一個可精密控溫之高溫爐，使純矽呈融熔狀態，融熔矽液面上有一可旋轉及拉高的棒子，將一端沾黏一顆小矽晶，並令之接觸液面後開始往上拉提。藉由表面張力被拉出液面，矽曝露在室氣之中而慢慢冷卻，其內之矽原子有時間慢慢排列而形成晶體。棒子特續不斷向拉提上，也就有整個粗棒子的晶體了。

六、電腦晶這片上有數百萬個電晶體，什麼樣的方法可以讓半導體廠製造出那麼微小而眾多的電晶體單元？

採用光蝕法(phtolithogrphy)。晶片所需之複雜的線路是先印在一張透明片上，再縮影投射在覆蓋有光阻劑的摻雜半導體表面上。有照到光之處形成保護，在之後的通腐蝕性氣體便按線路之設計在晶圓上刻畫出細小的線路，最後連同保護膜也可以同另一種溶劑全部洗掉。有需要引入額外物質（如金屬或雜質）時，用覆蓋的方式，需製造絕緣體的部分，則通氧氣使形成二氧化矽。如此反覆多次，便可在晶圓上造出大量複雜的電晶體電路。

七、為什麼不能以人的聲音直接像推動喇叭那樣的模式來推動天線中的電流以傳送電磁波，而還要套上另一個高頻率，請說明兩個重要的原因。

(1) 人類聲音的頻率所推動的電磁波不適合在電離層反射。

(2) 每個電台都要有特定不同的頻率或頻率範圍。

八、收音機能選台的原理是什麼？是有什麼電路元件連接到天線，請詳細說明。

共振原理。LC 電路，LC 電路內含一個電感與一個電容串接成迴路，相當於是電路的盪鞦韆裝置，因而有其振盪的自然頻率。LC 當電路連到天線時，天線中只有符合共振頻率的訊號才會存在於 LC 線路中，如此達成了篩選特定頻率電台之功能。（LC 電路的共振頻率值與其電容、電感大小皆有關，可在收音機上調節。）

九、、數位相機捕捉並記錄影像畫素的核心元件是 CCD，請敘述其原理。

CCD 的構造依照面向景物那一面算起有半導體、金屬、絕緣體、電極四層。曝光時光子照到半導體上導致隨亮度比例之電子跳出而進入金屬片中，並由其旁邊的絕緣體於後面有電極拉住電子（電荷耦合名稱之由來），由此這些電子留在各自的畫素上不會分開。之後，電極以跑馬燈的方式將整個畫面帶下一行，然後再橫向一格格帶出（圖例），如此可以一個接一個把 CCD 上的所有畫素都讀出。

十、敘述光碟片"壓製"的流程。

把一片玻璃面上塗感光材料（光阻），把原始數位資料 0101亮暗亮暗，以光線聚焦縮小讓它感光，訊息可以在有感光的部份留下來，藥水洗掉沒感光部分後，用腐蝕性的氣體把沒保護的腐蝕掉，造成刻痕，再覆蓋白金的厚膜，而白金取下來就變成像是鋼印一般。CD片是透明樹脂，加熱會軟化，白金模壓下去，會把非常細小的訊號刻痕轉印到樹脂片上。樹脂片冷卻硬化後鍍上一層鋁作反光用，最後在鋁的上面再印上片名或曲目。光碟壓片因為是用白金做的鋼印，可以快速大量生產，與燒錄是少量備份的作法不同。