CCD的基本工作原理解析.ppt

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1、CCD的基本工作原理电荷耦合器件(CCD)的最突出的特点在于它是以电荷作为信号，而不同其它大多数器件是以电流或者电压作为信号。CCD的基本功能是电荷存储和电荷转移。因此，CCD工作过程中的中心问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。一、电荷存储构成CCD的基本单元是MOS(金属－氧化物－半导体)MOS电容存储信号电荷的容量为：二、电荷转移二、电荷转移二、电荷转移三、电荷的注入和检测三、电荷的注入和检测光注入电注入CCD摄像器件的光敏单元为光注入方式当光照射到CCD硅片上时，在栅极附近的半导体内产生电子－空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱

2、中形成信号电荷。光注入电荷为半导体的光吸收过程也就是光照产生载流子的过程。光信号转换成电信号的过程实际上还包括对空间连续的光强分布进行空间上分立的采样过程。四、电荷的检测(输出方式)电流输出浮置扩散放大器输出浮置栅放大器输出CCD像感原理一、工作原理将二维光学图像信号转变成一维视频信号输出两大类型：线型面型像敏面将照在每一像敏单元上的图像照度信号转变为少数载流子密度信号存储于像敏单元(MOS电容)中，然后再转移到CCD的移位寄存器(转移电极下的势阱)中，在驱动脉冲的作用下顺序地移出器件，成为视频信号。1、线型CCD摄像器件的两种基本形式⑴单沟道线阵ICCD⑵双沟

3、道线阵ICCD2、面阵ICCD⑴帧传输结构特点：1.结构简单2.光敏元尺寸小3.MTF较高4.光敏面积占总面积的比例小⑵行间传输结构⑶线传输结构特点：1.有效光敏面积大2.转移速度快3.转移效率高4.电路较复杂CCD摄像机简介CCD摄像机输出信号的制式应与监视器的制式相同25帧50场扫描行数575奇场1、3、5……575偶场2、4、6……576场正程时间18.4ms,场逆程时间1.6ms行正程时间52us,行逆程时间12usICCD的基本特性参数1、光电转换特性电荷包是由入射光子被硅衬底吸收产生的少数载流子形成的。因此，它具有良好的光电转换特性。转换因子2、光谱

4、响应正面光照与背面光照3、动态范围⑴势阱中的最大信号电荷量⑵噪声噪声源：①输入；②转移；③输出4、暗电流产生暗电流的主要原因有：⑴耗中尽层的硅衬底电子自价带至导带的本征跃迁。⑵少数载流子在中性体内的扩散⑶来自SiO2界面和基片之间的耗尽区⑷Si－SiO2界面表面引起的暗电流一般而言，以第三种原因产生的暗电流为主。此外，温度影响。据计算，温度降低10℃，暗电流下降1/25、分辨率MTFCTF与入射光谱有关几何MTFCTF奈奎斯特极限频率：MTF