图像传感器毕业实习报告

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1、实习报告一、实习目的1.掌握图像传感器的相关知识并选择图像传感器。2.掌握基于DM6446的音视频开发板原理，包括硬件电路、软件流程、各种资源和开发环境等。3.为本次毕业设计奠定相关实践基础。二、实习内容1.掌握图像传感器的相关知识并选择图像传感器国家标准GB/T7665-2005对传感器的定义是；能感受被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件，指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件，指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。常见的图像传感器可以分为CCD和CMOS两种，下面分别对其进行介绍CC

2、D(ChargeCoupledDevices)又称为电荷耦合器件，是20世纪70年代初开始发展起来的新型半导体器件。从CCD概念提出到商品化的电荷耦合摄像机出现仅仅经历了四年。其所以发展迅速，主要原因是它的应用范围相当广泛。它在数字信息存贮、模拟信号处理以及作为图像传感器等方面都有十分广泛的应用。一、CCD工作原理19/19CCD的突出特点在于它以电荷作为信号。CCD的基本功能是电荷的存贮和电荷的转移。因此，CCD的基本工作原理应是信号电荷的产生、存贮、传输和检测。CCD有两种基本类型，一种是电荷包存贮在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这种器件称为表面沟道CCD(简称为SCCD

3、)；另一种是电荷包存贮在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体体内沿一定方向传输，这种器件称为体沟道或埋沟道器件(BCCD)。下面以SCCD为主讨论CCD的基本工作原理。(一)电荷存贮图1(a)为金属一氧化物一半导体(MOS)结构图。在栅极未施加偏压时P型半导体中将有均匀的空穴(多数载流子)分布。如果在栅极上加正电压，空穴被推向远离栅极的一边。在绝缘体SiOz和半导体的界面附近形成一个缺乏空穴电荷的耗尽区，如图l(b)。随着栅极上外加电压的提高，耗尽区将进一步向半导体内扩散。绝缘体Si02和半导体界面上的电势(为表面势)随之提高，以致于将耗尽区中的电子(少数载流子)吸引到表面，形成一层

4、极薄而电荷浓度很高的反型层，如图l(c)所示。反型层形成时的外加电压称为阈值电压。反型层的出现说明了栅压达到阈值时，在Si02和P型半导体之间建立了导电沟道。因为反型层电荷是负的，故常称为N型沟道CCD。如果把MOS电容的衬底材料由P型换成N型，偏置电压也反号，则反型层电荷由空穴组成，即为P型沟道CCD。实际上因为材料中缺乏少数载流子，当外加栅压超过阈值时反型层不能立即形成；所以在这短暂时间内耗尽区就更向半导体内延伸，呈深度耗尽状态。深度耗尽状态是CCD的工作状态。这时MOS电容具有存贮电荷的能力。同时，栅极和衬底之间的绝大部分电压降落在耗尽区。如果随后可以获得少数载流子，那么耗尽区将

5、收缩，界面势下降，氧化层上的电压降增加。当提供足够的少数载流子时，就建立起新的平衡状态，界面势降低到材料费密能级6F的两倍。对于掺杂为10的15次方／cm3的P型硅半导体，其费密能级为0．3eV。这时耗尽区的压降为0．6eV，其余电压降在氧化层上。图2为实际测得的表面势6s与外加栅压的19/19关系，此时反型层电荷为零。图3为出现反型层电荷时，表面势久与反型层电荷密度的关系。可以看出它们是成线性关系的。根据上述MOS电容的工作原理，可以用一个简单的液体模型去比拟电荷存贮机构。这样比拟后，对CCD工作原理的理解就较容易。当电压超过阈值时，就建立了耗尽层势阱，深度与外加电压有关。当出现反型

6、层时，表面电位几乎呈线性下降，类似于液体倒人井中，液面到顶面的深度随之变浅。只是这种势阱不能充满，最后有2F深度，如图4所示。(一)电荷耦合为了理解在CCD中势阱及电荷如何从一个位置移到另一个位置，我们观察如图5所示的结构。取CCD中四个彼此靠得很近的电极来观察，假定开始时有一些电荷存贮在偏压为10V的第二个电极下面的深势阱里，其他电极上均加有大于阈值的电压(例如2V)。设图5(b)为零时刻(初始时刻)，假设过ti19/19时刻后，各电极上的电压变为如图(b)所示，第二个电极仍保持为10V，第三个电极上的电压由2V变为10V。因这两个电极靠得很紧，它们各自的对应势阱将合并在一起，原来在

7、第二个电极下的电荷变为这两个电极下势阱所共有，如图(c)所示。若此后电极上的电压变为图(d)所示，第二个电极电压由10V变为2V，第三个电极电压仍为10V，则共有的电荷将转移到第三个电极下面的势阱中，如图(e)所示。可见，深势阱及电荷包向右移动了一个位置。通过将一定规则变化的电压加到CCD各电极上，电极下的电荷包就能沿半导体表面按一定的方向移动。通常把CCD电极分为几组，每一组称为一相，并施加同样的时钟。CCD的内部结构决定了使其正常工作所需的