CCD工作原理,请简单直观的说,

来源：学生作业帮助网编辑：作业帮时间：2024/04/28 19:10:58

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CCD工作原理

一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成.CCD工作时,在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样,将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少.取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中.移位寄存器在驱动时钟的作用下,将信号电荷顺次转移到输出端.将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中,就可对信号再现或进行存储处理.由于CCD光敏元可做得很小(约10um),所以它的图象分辨率很高.

一．CCD的MOS结构及存贮电荷原理
CCD的基本单元是MOS电容器,这种电容器能存贮电荷,其结构如图1所示.以P型硅为例,在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层,然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极,P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴,少数载流子是带负电荷的电子,当金属电极上施加正电压时,其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引.于是带正电的空穴被排斥到远离电极处,剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层（耗尽层）,电子一旦进入由于电场作用就不能复出,故又称为电子势阱.
当器件受到光照时（光可从各电极的缝隙间经过SiO2层射入,或经衬底的薄P型硅射入）,光子的能量被半导体吸收,产生电子-空穴对,这时出现的电子被吸引存贮在势阱中,这些电子是可以传导的.光越强,势阱中收集的电子越多,光弱则反之,这样就把光的强弱变成电荷的数量,实现了光与电的转换,而势阱中收集的电子处于存贮状态,即使停止光照一定时间内也不会损失,这就实现了对光照的记忆.

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