CCD探测器及平板探测器

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1、CCD探测器CCD探测器产品特点1)反射式单CCD，大面阵设计像素矩阵4K×4K，1700万像素，极限空间分辨率可达到4.6lp/mm。2)17×17英寸成像面积,完全满足临床检查需要。3)CCD防X射线辐射设计,图像质量长期可靠一致，使用成本大幅降低。主要技术参数有效视野：17英寸x17英寸/17英寸x14英寸像素填充系数：100%像素矩阵：4kx4k，3kx3k像素尺寸：108um/140um电源要求：220VAC10A50Hz一、电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices),简称CCD。CCD的最基本单元MOS电容器是构成CCD的最基本单元

2、是，它是金属—氧化物—半导体（MOS）器件中结构最为简单的。CCD原理：1、信号电荷的产生：CCD工作过程的第一步是电荷的产生。CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（也就是光生伏特效应）。2、信号电荷的存储:CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。3、信号电荷的传输（耦合）：CCD工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。图示为CCD成像区的一小部分（几个像素）。图像区中这个图案是重复的。4、信号电荷

3、的检测：CCD工作过程的第四步是电荷的检测，就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。输出类型主要有以下三种：；1）电流输出；2）浮置栅放大器输出；3）浮置扩散放大器输出。测量过程由复位开始，复位会把前一个电荷包的电荷清除掉。电荷输送到相加阱。此时，Vout是参考电平。在这个期间，外部电路测量参考电平。二、CCD的基本原理1、CCD的工作过程示意图2、基本原理（1）CCD的MOS结构CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS（金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列,其构造如图39所示。在P型或N型硅衬底上生长一层很薄（约120nm）的二氧化硅,再在二氧

4、化硅薄层上依次序沉积金属或掺杂多晶硅电极（栅极）,形成规则的MOS电容器阵列，再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。当向SiO2表面的电极加正偏压时，P型硅衬底中形成耗尽区（势阱），耗尽区的深度随正偏压升高而加大。其中的少数载流子（电子）被吸收到最高正偏压电极下的区域内（如图中Ф1极下），形成电荷包（势阱）。对于N型硅衬底的CCD器件，电极加正偏压时，少数载流子为空穴。（2）CCD芯片的构造每个光敏元（像素）对应有三个相邻的转移栅电极1、2、3,所有电极彼此间离得足够近,以保证使硅表面的耗尽区和电荷的势阱耦合及电荷转移。所有的1电极相连并施加时钟脉

5、冲φ1,所有的2、3也是如此,并施加时钟脉冲φ2、φ3。这三个时钟脉冲在时序上相互交迭。电荷转移的控制方法，非常类似于步进电极的步进控制方式。也有二相、三相等控制方式之分。（3）线型CCD图像传感器线型CCD图像传感器由一列光敏元件与一列CCD并行且对应的构成一个主体,在它们之间设有一个转移控制栅。在每一个光敏元件上都有一个梳状公共电极,由一个P型沟阻使其在电气上隔开。当入射光照射在光敏元件阵列上,梳状电极施加高电压时,光敏元件聚集光电荷,进行光积分,光电荷与光照强度和光积分时间成正比。在光积分时间结束时,转移栅上的电压提高(平时低电压),与CCD对应的电极

6、也同时处于高电压状态。然后,降低梳状电极电压，各光敏元件中所积累的光电电荷并行地转移到移位寄存器中。当转移完毕,转移栅电压降低,梳妆电极电压回复原来的高电压状态,准备下一次光积分周期。同时,在电荷耦合移位寄存器上加上时钟脉冲,将存储的电荷从CCD中转移,由输出端输出。这个过程重复地进行就得到相继的行输出,从而读出电荷图形。（4）面型CCD图像传感器面型CCD图像传感器由感光区、信号存储区和输出转移部分组成。图(a)所示结构由行扫描电路、垂直输出寄存器、感光区和输出二极管组成。行扫描电路将光敏元件内的信息转移到水平（行）方向上，由垂直方向的寄存器将信息转移到输

7、出二极管，输出信号由信号处理电路转换为视频图像信号。这种结构易于引起图像模糊。面型CCD图像传感器结构图（b）所示结构增加了具有公共水平方向电极的不透光的信息存储区。在正常垂直回扫周期内，具有公共水平方向电极的感光区所积累的电荷同样迅速下移到信息存储区。在垂直回扫结束后，感光区回复到积光状态。在水平消隐周期内，存储区的整个电荷图像向下移动，每次总是将存储区最底部一行的电荷信号移到水平读出器，该行电荷在读出移位寄存器中向右移动以视频信号输出。当整帧视频信号自存储移出后，就开始下一帧信号的形成。该CCD结构具有单元密度高、电极简单等优点，但增加了存储器。图(c)

8、所示结构是用得最多的一种结构形式。它将图(b)中感光