CCD原理

CCD原理

電荷耦合器件（Charge?? Couple?? Device，簡稱CCD）是一種金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）集成電路器件。它以電荷作為信號, 基本功能是進(jìn)行電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移。 CCD自1970年問世以來, 由于其獨(dú)特的性能而發(fā)展迅速, 廣泛應(yīng)用于自動控制和自動測量, 尤其適用于圖像識別技術(shù)。 ?
??????? １. CCD原理?
??????? 構(gòu)成CCD的基本單元是MOS電容器, 如8 - 18(a)所示。與其它電容器一樣, MOS電容器能夠存儲電荷。

??????? 如果MOS電容器中的半導(dǎo)體是P型硅, 當(dāng)在金屬電極上施加一個正電壓時, 在其電極下形成所謂耗盡層, 由于電子在那里勢能較低, 形成了電子的勢阱, 如圖8 - 19(b)所示, 成為蓄積電荷的場所。CCD的最基本結(jié)構(gòu)是一系列彼此非常靠近的MOS電容器, 這些電容器用同一半導(dǎo)體襯底制成, 襯底上面履蓋一層氧化層, 并在其上制作許多金屬電極, 各電極按三相（也有二相和四相）配線方式連接, 圖8 - 19為三相CCD 時鐘電壓與電荷轉(zhuǎn)移的關(guān)系。當(dāng)電壓從φ1相移到φ2相時, φ1相電極下勢阱消失, φ2相電極下形成勢阱。這樣儲存于φ1相電極下勢阱中的電荷移到鄰近的φ2相電極下勢阱中, 實(shí)現(xiàn)電荷的耦合與轉(zhuǎn)移。 ?

CCD原理

??????? CCD的信號是電荷, 那么信號電荷是怎樣產(chǎn)生的呢？CCD的信號電荷產(chǎn)生有兩種方式: 光信號注入和電信號注入。 CCD用作固態(tài)圖像傳感器時, 接收的是光信號, 即光信號注入法。當(dāng)光信號照射到CCD硅片表面時, 在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對, 其多數(shù)載流子（空穴）被排斥進(jìn)入襯底, 而少數(shù)載流子（電子）則被收集在勢阱中, 形成信號電荷, 并存儲起來。存儲電荷的多少正比于照射的光強(qiáng)。所謂電信號注入，就是CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號電壓或電流進(jìn)行采樣, 將信號電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號電荷。 ?
???????? CCD輸出端有浮置擴(kuò)散輸出端和浮置柵極輸出端兩種形式, 如圖8 - 20所示。

???????? 浮置擴(kuò)散輸出端是信號電荷注入末級浮置擴(kuò)散的PN結(jié)之后, 所引起的電位改變作用于MOSFET的柵極。這一作用結(jié)果必然調(diào)制其源-漏極間電流, 這個被調(diào)制的電流即可作為輸出。當(dāng)信號電荷在浮置柵極下方通過時, 浮置柵極輸出端電位必然改變, 檢測出此改變值即為輸出信號。 ?
??????? 通過上述的CCD工作原理可看出, CCD器件具有存儲、轉(zhuǎn)移電荷和逐一讀出信號電荷的功能。因此CCD器件是固體自掃描半導(dǎo)體攝像器件, 有效地應(yīng)用于圖像傳感器。

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ccd攝像頭工作原理

ccd攝像頭工作原理 CCD表面被覆的硅半導(dǎo)體光敏元件捕獲光子后產(chǎn)生光生電子，這些電子先被積蓄在CCD下方的絕緣層中，然后由控制電

2009-08-02 09:36:53

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CCD傳感器的工作原理及應(yīng)用解析

CCD是一種特殊的半導(dǎo)體材料，它是由大量獨(dú)立的感光單元按照矩陣形式排列組成的。CCD的感光能力比PMT低，但近年來CCD技術(shù)有了長足的進(jìn)步。由于CCD的體積小、造價低，所以廣泛應(yīng)用于掃描儀、數(shù)碼相機(jī)及數(shù)碼攝像機(jī)中。目前大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)采用的圖像傳感器都是CCD。

2020-01-27 16:44:00

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CCD視覺檢測設(shè)備的應(yīng)用/作用/組成/優(yōu)點(diǎn)

2021-09-03 13:40:40

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數(shù)碼相機(jī)CCD防抖

數(shù)碼相機(jī)CCD防抖對于CCD防抖技術(shù)有人也稱

2009-12-18 16:24:58

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基于FPGA的全幀CCD驅(qū)動設(shè)計

基于FPGA的全幀CCD驅(qū)動設(shè)計,有需要的下來看看

2016-08-29 23:19:11

ccd與cmos傳感器哪個好

CCD比CMOS早30年。顯然技術(shù)成熟，但因?yàn)镃MOS成本低，省電，很多產(chǎn)品都取用?？梢哉fCMOS是CCD的代替品，現(xiàn)在的CMOS也不斷的進(jìn)步了。攝像機(jī)通常用的是3CCD，是松下發(fā)明的，被索尼發(fā)展的。但索尼的攝像機(jī)也開始取用了CMOS?？梢奀MOS是在發(fā)展所以CMOS很快就能取代CCD。

2017-10-31 17:12:36

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