CCD圖像傳感器的詳細資料介紹

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上傳日期: 2019-12-11

上 傳 者: 易水寒他上傳的所有資料

資料介紹

標簽:MOS(189)CCD(499)傳感器(15670)

  CCD(Charge Coupled Device)全稱為電荷耦合器件,是70年代發展起來的新型半導體器件。它是在MOS集成電路技術基礎上發展起來的,為半導體技術應用開拓了新的領域。它具有光電轉換、信息存貯和傳輸等功能,具有集成度高、功耗小、結構簡單、壽命長、性能穩定等優點,故在固體圖像傳感器、信息存貯和處理等方面得到了廣泛的應用。CCD圖像傳感器能實現信息的獲取、轉換和視覺功能的擴展,能給出直觀、真實、多層次的內容豐富的可視圖像信息,被廣泛應用于軍事、天文、醫療、廣播、電視、傳真通信以及工業檢測和自動控制系統。實驗室用的數碼相機、光學多道分析器等儀器,都用了CCD作圖象探測元件。

  一個完整的CCD器件由光敏單元、轉移柵、移位寄存器及一些輔助輸入、輸出電路組成。CCD工作時,在設定的積分時間內由光敏單元對光信號進行取樣,將光的強弱轉換為各光敏單元的電荷多少。取樣結束后各光敏元電荷由轉移柵轉移到移位寄存器的相應單元中。移位寄存器在驅動時鐘的作用下,將信號電荷順次轉移到輸出端。將輸出信號接到示波器、圖象顯示器或其它信號存儲、處理設備中,就可對信號再現或進行存儲處理。由于CCD光敏元可做得很小(約10um),所以它的圖象分辨率很高。

  一.CCD的MOS結構及存貯電荷原理

  CCD的基本單元是MOS電容器,這種電容器能存貯電荷,其結構如圖1所示。以P型硅為例,在P型硅襯底上通過氧化在表面形成Si02層,然后在Si02上淀積一層金屬為柵極,P型硅里的多數載流子是帶正電荷的空穴,少數載流子是帶負電荷的電子,當金屬極上施加正電壓時,其電場能夠透過Si0.絕緣層對這些載流子進行排斥或吸引。于是帶正電的空穴被排斥到遠離電極處,剩下的帶負電的少數載流子在緊靠Si0.層形成負電荷層(耗盡層),電子一旦進入由于電場作用就不能復出,故又稱為電子勢阱。

  當器件受到光照時(光可從各電極的縫隙間經過Si0.層射入,或經襯底的薄P型硅射入),光子的能量被半導體吸收,產生電子-空穴對,這時出現的電子被吸引存貯在勢阱中,這些電子是可以傳導的。光越強,勢阱中收集的電子越多,光弱則反之,這樣就把光的強弱變成電荷的數量,實現了光與電的轉換,而勢阱中收集的電子處于存貯狀態,即使停止光照一定時間內也不會損失,這就實現了對光照的記憶。

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