面阵CCD时序抗弥散方法研究

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1、航天返回与遥感第33卷第6期86SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2012年l2月面阵CCD时序抗弥散方法研究董龙李涛(北京空间机电研究所，北京100076)摘要文章通过讨论n沟道CCD的物理结构以及两种CCD饱和弥散(弥散型饱和状态和表面型饱和状态)的差异，介绍了面阵CCD抗弥散技术，它通过改变垂直转移时序使普通CCD具有抗弥散功能。对采用该技术前后相机抗弥散的实际效果进行了对比．进一步研究了面阵CCD时序抗弥散所必需的表面型饱和高电平偏置电压测定方法、低电平电压偏置测定方法以及时序工作频率标定方法，给出了工程实现的具体途径总结了时序抗弥散技术的优缺点，列出

2、了该技术的使用范围和限制条件关键词抗弥散表面型饱和n沟道电荷耦合器件中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1009．8518(2012)06．008607DOI：10．3969／j．issn．1009．85l8．2012．06．014ResearchofAreaCCDClockAntibloomingMethodDONGLongLITao(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractThephysicalstructureofn。bufedchannelCCDandthedifer

3、encesbetweenBloomedFullWellandSurfaceFullWellarediscussed．Theworkingprincipleofclockantibloomingisintroduced．ChangingtheverticaltransfertimingCanimproveantibloomingfunctionofCCD．Theresultsbefore-and—afterantibloomingarecompared．ThecalibrationmethodsofbiasvoltageofSurfaceFullWellhigh—levelandlow—le

4、velandfrequencyconditioninoperationofCCDclockantibloomingarediscussed，andthespecificwayofengineeringrealizationispresented．Theadvantagesanddisadvantagesaresummarized，therangeandconstraintsofapplicabilityaresummedup．Keywordsantiblooming；SurfaceFullWell；n-buriedchannel；charge--coupleddevice1引言在遥感相机成

5、像时。目标景物的对比度差别很大，比如地面目标和云层的亮度差别甚至可以达到1000倍以上．这样由云层造成的弥散现象，通常会影响四周的景物，特别是垂直方向上的目标景物。为了消除这种弥散现象．通常采用抗弥散技术。CCD抗弥散通常采用硬件方式，包括了电极型侧面抗弥散(LateralAnt~loomingGate)、植人型侧面抗弥~iJ((Latera1Antibloominghnp1ant)和垂直抗弥~(VerticalAntiblooming)。前两种侧面抗弥散是在像元侧面制作电．荷倾泻沟道，这样通常会降低像元的填充率，从而减小像元感光面积；而垂直抗弥散由于工艺问题，器件抗高能粒子辐射能力有限，

6、通常不应用到航天相机上。另外，以上三种方法在工艺制作上都需要增加3～4道工收稿日期：2012—01-12第6期董龙等：面阵CCD时序抗弥散方法研究87序，会进一步降低器件成品率，增加器件成本。时序抗弥散(ClockAntiblooming，CAB)技术是在不改变CCD硬件结构的前提下，充分利用面阵CCD的结构特点，通过成像区的时序控制，来实现抗弥散功能。该技术成本低，可操作性强，特别是对于航天相机器件无法更换的特点，通过该方法，可以使无抗弥散功能的CCD器件增加抗弥散功能。2时序抗弥散技术原理时序抗弥散技术是通过在曝光时问执行特殊的时序驱动来实现的．同时所要求的高电平偏置和低电平偏置．与通

7、常的时序偏置也不相同。该技术利用了CCD工艺制作上的若干特点，包括CCD表面态俘获、n沟道CCD电荷存储特性、饱和弥散的两种方式和低电平翻转态特点。在表面型CCD上．时序电极与si材料之间有一层绝缘的SiO介质，这个氧化层对外呈阳性，光生电子会被吸附到表面上。这样在电荷转移的过程中，这些吸附电子就会滞留在CCD内，从而降低电荷的转移效率．另外这些吸附电子随着时间会慢慢释放出来，污染后续的成像过程，这种现象被称为量子效率延