CCD图像传感器 ppt课件
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CCD图像传感器 ppt课件
通过按一定的时序在电极上施加高低电平，可以 实现光电荷在相邻势阱间的转移。
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(a)初始状态； (b)电荷由①电极向电极②转移； (c)电荷在①②电极下均匀分 布；(d)电荷继续由①电极向②电极转移；(e)电荷完全转移到②电极； (f)三相 转移脉冲
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21
图中CCD的四个电极彼此靠的很近。假定一开始在 偏压为10V的(1)电极下面的深势阱中，其他电极 加有大于阈值的较低的电压(例如2V)，如图(a)所 示。一定时刻后，(2)电极由2V变为10V，其余电 极保持不变，如图(b)。因为(1)和(2)电极靠的很 近(间隔只有几微米)，它们各自的对应势阱将合 并在一起，原来在(1)下的电荷变为(1)和(2)两个 电极共有，图(C)示。此后，改变(1)电极上10V电 压为2 V，(2)电极上10V不变，如图(d)示，电荷 将转移到(2)电极下的势阱中。由此实现了深势阱 及电荷包向右转移了一个位置。
输出 4电荷检测
CCD传感器
24
CCD结构类型
按照像素排列方式的不同，可以将CCD分为线阵 和面阵两大类。
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25
目前，实用的线型CCD图像传感器为双行结构，如 图（b）所示。单、双数光敏元件中的信号电荷分别转 移到上、下方的移位寄存器中，然后，在控制脉冲的作 用下，自左向右移动，在输出端交替合并输出，这样就 形成了原来光敏信号电荷的顺序。
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15
信号电荷的存储（示意图）
UG < Uth 时
+UG
UG > Uth 时
+UG
入射光
e-
e-
e-
e-
e-
+Uth
e- 势阱
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(a)初始状态； (b)电荷由①电极向电极②转移； (c)电荷在①②电极下均匀分 布；(d)电荷继续由①电极向②电极转移；(e)电荷完全转移到②电极； (f)三相 转移脉冲
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图中CCD的四个电极彼此靠的很近。假定一开始在 偏压为10V的(1)电极下面的深势阱中，其他电极 加有大于阈值的较低的电压(例如2V)，如图(a)所 示。一定时刻后，(2)电极由2V变为10V，其余电 极保持不变，如图(b)。因为(1)和(2)电极靠的很 近(间隔只有几微米)，它们各自的对应势阱将合 并在一起，原来在(1)下的电荷变为(1)和(2)两个 电极共有，图(C)示。此后，改变(1)电极上10V电 压为2 V，(2)电极上10V不变，如图(d)示，电荷 将转移到(2)电极下的势阱中。由此实现了深势阱 及电荷包向右转移了一个位置。
输出 4电荷检测
CCD传感器
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CCD结构类型
按照像素排列方式的不同，可以将CCD分为线阵 和面阵两大类。
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目前，实用的线型CCD图像传感器为双行结构，如 图（b）所示。单、双数光敏元件中的信号电荷分别转 移到上、下方的移位寄存器中，然后，在控制脉冲的作 用下，自左向右移动，在输出端交替合并输出，这样就 形成了原来光敏信号电荷的顺序。
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信号电荷的存储（示意图）
UG < Uth 时
+UG
UG > Uth 时
+UG
入射光
e-
e-
e-
e-
e-
+Uth
e- 势阱
《图像传感器》PPT课件
市场
• 在高分辨率像素产品方面，日前台湾锐视 科技已领先业界批量推出了210万像素的 CMOS图像传感器，而且已有美商与台湾 的光学镜头厂合作，将在第三季推出此款 CMOS传感器结合镜头的模组，CMOS应 用已经开始在200万像素数码相机产品中应 用。
结论
• 从产品的技术发展趋势看，无论是CCD还是 CMOS，其体积小型化及高像素化仍是业界积极 研发的目标。因为像素大则图像产品的分辨率越 高，清晰度越好，体积越小，其应用面更广泛。 • 从上述二种图像传感器解析度来看，未来将有 几年时间，以130万像素至200万像素为界，之上 的应用领域中，将仍以CCD主流，之下的产品中， 将开始以CMOS传感器为主流。目前已有300、 400万像素的CMOS上市。
CCD
• CCD是应用在摄影摄像方面的高端技术元件， CMOS则应用于较低影像品质的产品中。 • 它的优点是制造成本较CCD更低，功耗也低得多， 这也是市场很多采用USB接口的产品无须外接电 源且价格便宜的原因。 • 尽管在技术上有较大的不同，但CCD和CMOS两 者性能差距不是很大，只是CMOS摄像头对光源 的要求要高一些，但现在该问题已经基本得到解 决。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英 寸。 • 在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。
传统CCD
• 传统CCD使用的是矩形的感光单元，而富 士公司2年前研制的“SuperCCD（超级蜂 窝结构）使用的是八边形的感光单元，使 用了蜂巢的八边形结构，因此其感光单元 面积要高于传统CCD。这样会获得三个好 处，一是可以提高CCD的感光度、二是提 高动态范围、三是提高了信噪比。这三个 优点加上SuperCCD更高的生成像素成为富 士公司在数码相机产品上的最大卖点。
CCD应用范围
ccd图像传感器基础知识精讲【可编辑的PPT文档】
★LK-G系列CCD激光位移传感器
❖ 产品特性
全新开发的Li-CCD （直线性CCD）高精度 Ernostar 物镜以及其它独一无二的先进技术。 KEYENCE 进一步改进了成熟的LK系列的CCD传感 器工艺并开发了包括Li-CCD 和高精度Ernostar 物 镜在内的全新技术。
如图所示
Li-CCD减少了像素边缘错误，精确度是传统型号
ＣＣＤ传感器有以下优点：
❖ 1. 高解析度（High Resolution）：像点的大小为 μm级，可感测及识别精细物体，提高影像品质。从 早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到最近推出的1/9寸， 像素数目从初期的10多万增加到现在的400～500万 像素；
❖ 2. 低杂讯（Low Noise）高敏感度：ＣＣＤ具有很 低的读出杂讯和暗电流杂讯，因此提高了信噪比 （SNR），同时又具高敏感度，很低光度的入射光 也能侦测到，其讯号不会被掩盖，使ＣＣＤ的应用 较不受天候拘束；
IL-PI4096具体应用
❖ IL-P1-4096的精度高、感光响应快，在工业控制 和测量领域（如流水线产品检测、分类，文字与图 像的识别，机械产品尺寸非接触测量等），该器件 具有很强的实用性。
❖ IL-PI4096的工作频率要求很高、相位关系复杂， 使用高速CPLD作为CCD的基本时序发生器。推荐 设计时可使用Lattic公司的 ispMACH4000C/B/V系 列芯片，该芯片的工作时钟可以达到400MHz，完 全可以满足此CCD的工作时序要求。
需要注意的是，IL -P1-4096传感器是两路输出， 奇像素和偶像素分别从不同的输出通道输出，是一 种双排的线列阵CCD，光敏单元在中间，奇、偶单 元的信号电荷分别传到上下两列移位寄存器后分两 路串行输出。这种CCD的优点是具有较高的封装密 度，转移次数减少一半，因而可提高转移效率，改 善图像传感器的信号质量。
第4讲 CCD图像传感器newPPT课件
1.基本结构
CCD基本结构分两部分： （1）MOS（金属—氧化物—半导体）
光敏元阵列； 电荷耦合器件是在半导体硅片上 制作成百上千（万）个光敏元， 一个光敏元又称一个像素，在半 导体硅平面上光敏元按线阵或面 阵有规则地排列。 （2）读出移位寄存器。
传6 感山器西原工理程职及业应技用术学院
CCD结构示意图
二、CCD器件
1、分类
CCD器件分为线阵CCD和面阵CCD，结构上有多种不
同形式，如单沟道CCD、双沟道CCD、帧转移结构CCD、 行间转移结构CCD。 ❖ 线阵CCD结构 ➢ 线阵CCD传感器是由一列MOS光敏元和一列移位寄存 器并行构成。光敏元和移位寄存器之间有一个转移控 制栅，1024位线阵，由1024个光敏元1024个读出移位 寄存器组成。读出移位寄存器的输出端Ga一位位输出 信息，这一过程是一个串行输出过程。
传19 感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
二、CCD器件
a.线阵型
传20 感山器西原工理程职及业应技用术学院
电荷输出控制波形
集散控制系统应用
二、CCD器件
64位线阵CCD结构
传21 感山器西原工理程职及业应技用术学院
集散控制系统应用
2. 电荷耦合器件的工作原理
CCD
光信息
电脉冲
脉冲只反映一个光敏元的受光情况
脉冲幅度的高低反映该光敏元受光照的强弱
输出脉冲的顺序可以反映一个光敏元的位置
传8 感山器西原工理程职及业应技用术学院
完成图像传感
集散控制系统应用
CCD基本工作原理
信号电荷的产生 信号电荷的存贮 信号电荷的传输
集散控制系统应用
图像传感器ppt课件
3、读出。在曝光完成后，RS会被 激活，PN结中的信号经过运放SF 放大后，读出到column bus。 4、循环。读出信号后，重新复位， 曝光，读出不断的输出图像信号。
图2.6 PN结像素结构
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为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
6.cmos传感器的动态范围
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2.2 CMOS传感器的像素结构
❖ 由于PPD像素结构在暗电流和噪声方面的优异表现，近 年来市面上的CMOS传感器都是以PPD结构为主。但是 ，PPD结构有4个晶体管，有的设计甚至有5个，这大大 降低了像素的填充因子（即感光区占整个像素面积的比 值），这会影响传感器的光电转换效率，进而影响传感 器的噪声表现。
图2.7 PPD像素结构
对于PPD，右边部分电路只是信号读出电路。读出电路与光电转换结 构通过TX完全隔开，这样可以将光感区的设计和读出电路完全隔离开 ，有利于各种信号处理电路的引入（如CDS，DDS等）。另外，PPD 感光区的设计采用的是p-n-p结构，减小了暗电流
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2.2 CMOS传感器的像素结构
passivel Pixel噪声较大有2 个主要原因：
1、相对读出电路上的寄生电 容，PN结的电容相对较小。 代表其信号的电压差相对较小， 这导致其对电路噪声很敏感。 2、如图2.5(b)，PN结的信号， 先经过读出电路，才进行放大。 这种情况，注入到读出信号的 噪声会随着信号一起放大。
图2.6 PN结像素结构
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6.cmos传感器的动态范围
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2.2 CMOS传感器的像素结构
❖ 由于PPD像素结构在暗电流和噪声方面的优异表现，近 年来市面上的CMOS传感器都是以PPD结构为主。但是 ，PPD结构有4个晶体管，有的设计甚至有5个，这大大 降低了像素的填充因子（即感光区占整个像素面积的比 值），这会影响传感器的光电转换效率，进而影响传感 器的噪声表现。
图2.7 PPD像素结构
对于PPD，右边部分电路只是信号读出电路。读出电路与光电转换结 构通过TX完全隔开，这样可以将光感区的设计和读出电路完全隔离开 ，有利于各种信号处理电路的引入（如CDS，DDS等）。另外，PPD 感光区的设计采用的是p-n-p结构，减小了暗电流
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2.2 CMOS传感器的像素结构
passivel Pixel噪声较大有2 个主要原因：
1、相对读出电路上的寄生电 容，PN结的电容相对较小。 代表其信号的电压差相对较小， 这导致其对电路噪声很敏感。 2、如图2.5(b)，PN结的信号， 先经过读出电路，才进行放大。 这种情况，注入到读出信号的 噪声会随着信号一起放大。
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ccd1969年美国贝尔实验室belllabs的维拉波义耳willardboyle和乔治史密斯georgeesmith发明了ccd维拉波义耳willardboyle和乔治史密斯georgeesmith1973年仙童公司制造出第一只商用ccd成像器件索尼ccd技术起步也较早于1980年制造出了第一部ccd彩色摄像机1999年富士公司研制出了第一代超级ccdsuperccd采用八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列使得在单位像素面积不减小的基础上增大了ccd的总面积它有更高的灵敏度更高的信号噪声比并有更广泛的动态范围
CCD传感器应用
• CCD固态图像传感器作为摄像机或像敏器件， 取代摄像装置的光学扫描系统（电子束扫描）， 与其它摄像器件相比，尺寸小、价廉、工作电 压低、功耗小，且不需要高压; • 作为机器人视觉系统； • M2A摄影胶囊（Mouth anus）,由发光二极管做 光源，CCD做摄像机，每秒钟两次快门，信号 发射到存储器，存储器取下后接入计算机将图 像进行下载。
一、CCD的结构 1.基本结构
CCD基本结构分两部分： （1）MOS（金属—氧化物—半导体） 光敏元阵列； 电荷耦合器件是在半导体硅片上 制作成百上千（万）个光敏元， 一个光敏元又称一个像素，在半 导体硅平面上光敏元按线阵或面 阵有规则地排列。
显微镜下的MOS元表面
（2）读出移位寄存器。
CCD结构示意图
线阵CCD进行工件尺寸测量
M2A胶囊 CCD在医疗诊断中的应用
CCD发展史
1969年美国贝尔实验室（Bell Labs） 的维拉·波义耳（Willard·Boyle）和 乔治·史密斯（George E·Smith）发明 了CCD
维拉· 波义耳（Willard· Boyle）和 乔治· 史密斯（George E· Smith）
CCD传感器应用
• CCD固态图像传感器作为摄像机或像敏器件， 取代摄像装置的光学扫描系统（电子束扫描）， 与其它摄像器件相比，尺寸小、价廉、工作电 压低、功耗小，且不需要高压; • 作为机器人视觉系统； • M2A摄影胶囊（Mouth anus）,由发光二极管做 光源，CCD做摄像机，每秒钟两次快门，信号 发射到存储器，存储器取下后接入计算机将图 像进行下载。
一、CCD的结构 1.基本结构
CCD基本结构分两部分： （1）MOS（金属—氧化物—半导体） 光敏元阵列； 电荷耦合器件是在半导体硅片上 制作成百上千（万）个光敏元， 一个光敏元又称一个像素，在半 导体硅平面上光敏元按线阵或面 阵有规则地排列。
显微镜下的MOS元表面
（2）读出移位寄存器。
CCD结构示意图
线阵CCD进行工件尺寸测量
M2A胶囊 CCD在医疗诊断中的应用
CCD发展史
1969年美国贝尔实验室（Bell Labs） 的维拉·波义耳（Willard·Boyle）和 乔治·史密斯（George E·Smith）发明 了CCD
维拉· 波义耳（Willard· Boyle）和 乔治· 史密斯（George E· Smith）
典型线阵CCD图像传感器ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第六讲
典型线阵CCD图像传感器
不同的线阵CCD具有不同的特点，适用于不同的 应用场合。
本章从应用的角度介绍几种典型线阵CCD的基本 结构、特性参数、驱动方式和应用特点。
TCD1209D优点：速度快;灵敏度高;动态范围宽; 像敏单元不均匀性好;功耗低;光谱响应范围宽
1) 光谱响应特性
光谱响应的峰值波长为550nm; 短波响应在400 nm处大于70%; 光谱响应的长波限在1100nm; （Si基底）
像敏单元不均匀性典型值为3%，双沟道线阵CCD达不到。
50%饱和曝光量作用下:
在的D0～D12。它们只是虚设的单元(在移位寄存器中有12组对应单元) 2）遮蔽的27个PD的作用？
获得暗电流等信息用于对有效信号处理 3）根据原理图请问CCD模拟移位寄存器的驱动电极至少多少？
（2048+27+13）×2 = 4176个。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2 、TCD1209D的基本工作原理
TCD1209D的驱动脉冲波形图（掌握）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
TCD1209D五路驱动脉冲组成及作用：
①转移脉冲SH（沟通/阻隔 PD 和 CCD；控制光积分时间） ②驱动脉冲CR1 （配合CR2把信号电荷从CCD右向左移动） ③驱动脉冲CR2（其中CR2B代表CCD移位寄存器的最后一个电极） ④复位脉冲RS（清除上一次未来得及转移走留在输出二极管中的电荷） ⑤缓冲控制脉冲CP（过滤掉输出信号的尖脉冲噪声）
第六讲
典型线阵CCD图像传感器
不同的线阵CCD具有不同的特点，适用于不同的 应用场合。
本章从应用的角度介绍几种典型线阵CCD的基本 结构、特性参数、驱动方式和应用特点。
TCD1209D优点：速度快;灵敏度高;动态范围宽; 像敏单元不均匀性好;功耗低;光谱响应范围宽
1) 光谱响应特性
光谱响应的峰值波长为550nm; 短波响应在400 nm处大于70%; 光谱响应的长波限在1100nm; （Si基底）
像敏单元不均匀性典型值为3%，双沟道线阵CCD达不到。
50%饱和曝光量作用下:
在的D0～D12。它们只是虚设的单元(在移位寄存器中有12组对应单元) 2）遮蔽的27个PD的作用？
获得暗电流等信息用于对有效信号处理 3）根据原理图请问CCD模拟移位寄存器的驱动电极至少多少？
（2048+27+13）×2 = 4176个。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2 、TCD1209D的基本工作原理
TCD1209D的驱动脉冲波形图（掌握）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
TCD1209D五路驱动脉冲组成及作用：
①转移脉冲SH（沟通/阻隔 PD 和 CCD；控制光积分时间） ②驱动脉冲CR1 （配合CR2把信号电荷从CCD右向左移动） ③驱动脉冲CR2（其中CR2B代表CCD移位寄存器的最后一个电极） ④复位脉冲RS（清除上一次未来得及转移走留在输出二极管中的电荷） ⑤缓冲控制脉冲CP（过滤掉输出信号的尖脉冲噪声）
CCD传感器教程 ppt课件
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CCD图像传感器的应用
线阵CCD在 扫描仪中的应用
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27
线阵CCD在图像扫描中的应用
风云一号卫星可以对 线阵CCD摄像机可用于 地球上空的云层分布 彩色印刷中的套色工艺监控
进行逐行扫描
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线阵CCD用于字符识别
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CCD数码照Leabharlann 机数码相机简称DC，它采用CCD作为光 电转换器件，将被摄物体的图像以数字形 式记录在存储器中。
在光学中指两种色光以适当地比例混合而能产生白色 感觉时，则这两种颜色就称为“互为补色”
三原色：红、绿、蓝 R、G、B
三补色：青、品、黄 C、M、Y
所谓一种原色的补色即为除此原色外另外两种原色的 和色。三原色中，红与绿的和色为黄，绿与蓝的和 色为青，红与蓝的和色为品。
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互为补色对照表 红
品红
黄
蓝
绿
青
ppt课件
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3. CCD感光层（第三层）
负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号 传送到影像处理芯片，将影像还原。
CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。
目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的 是日本SONY、SHARP、松下、富士等公司生产的芯 片，现在韩国三星等也有能力生产，但质量就要稍逊 一筹。
一般的CCD大多能感应红外线，所以衍生出红外线影像、夜视装置、零 照度(或趋近零照度)摄影机/照相机等。 CCD对红外线的敏感度造成另 一种效应，各种配备CCD的数码相机或录影机若没加装红外线滤镜，很 容易拍到遥控器发出的红外线。
为了减低红外线干扰，天文用CCD常以液态氮或半导体冷却，因室温下
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(x
xd
)2
传感器与检测技术
13.1.1 MOS光敏元的结构与原理
于是如上图所示，半导体与绝缘体界面x=0处的电位为 ：
s
V (x)
x0
qN Axd2 20 s
因为Φs大于0，电子位能-qΦs小于0，则表面处有贮存电荷的能力，一旦有
电子，这些电子就会向耗尽层的表面处运动，表面的这种状态称为电子势阱或表
传感器与检测技术
13.1 电荷耦合器件（CCD）
CCD 是 一 种 以 电 荷 包 的 形 式 存 贮 和 传 递 信 息 的 半 导 体 表 面 器 件 ， 是 在 MOS结构电荷存贮器的基础上发展起来的，所以有人将其称为“排列起来的 MOS电容阵列”。一个MOS电容器是一个光敏元，可以感应一个像素点，则 若一个图像有多少个像素点，就需要同样多个光敏元，即采集一幅图像需要 含有许多MOS光敏元的大规模集成器件。
传感器与检测技术
13.1.1 MOS光敏元的结构与原理
下图给出了P型半导体MOS光敏元的结构图，制备时先在P-Si片上氧化一层 SiO2介质层，其上再沉积一层金属Al作为栅极，在P-Si半导体上制作下电极。
半导体与SiO2界面的电荷分布
其工作原理为：在栅极上突然加一个VG正脉冲（VG>VT阈值电压），金属 电极板上就会充上一些正电荷，电场将P-Si中SiO2界面附近的空穴排斥走，在少 数电子还未移动到此区时，在SiO2附近出现耗尽层，耗尽区中的电离物质为负离
传感器与检测技术
13.1.1 MOS光敏元的结构与原理
此时半导体表面处于非平衡状态，表面区有表面电势Φs，若衬底电位为0，则表 面处电子的静电位能为-qΦs。
在半导体空间电荷区，电位的变化可由泊松方程确定。设半导体与SiO2界面 为原点，耗尽层厚度为xd，泊松方程及边界条件为：
d 2V dx
传感器与检测技术
13.1.2 电荷转移原理
设想在驱动脉冲的作用下，将电荷包阵列一个一个自扫描并从同一输出端输 出，形成图像时，域脉冲串，即每一电荷包信号不断向邻近的光敏元转移，间距 为15μm~20μm。若两个相邻MOS光敏元所加的栅压分别为VG1<VG2（如下图 所示），因VG2高，表面形成的负离子多，则表面势中Φ2>Φ1，电子的静电位能 -qΦ2<-qΦ1<0，则VG2吸引电子能力强，形成的势阱深，即1中的电子有向2中下 移的趋势。若串联很多光敏元，且使VG1<VG2<……< VGN，则可形成一个输运 电子的路径，从而实现电子的转移。
面势阱。若VG增加，栅极上充的正电荷数目也增加，在SiO2附近的P-Si中形成
的负离子数目相应增加，耗尽区的宽度增加，表面势阱加深。另外，若形成MOS
电容的半导体材料是N-Si，则VG为负电压时，会在SiO2附近的N-Si中形成空穴
势阱。
传感器与检测技术
13.1.1 MOS光敏元的结构与原理
当光照射到MOS电容器上时，半导体吸收光子能量，产生电子-空穴对，少 数电子会被吸收到势阱中。光强越大，产生电子-空穴对越多，势阱中收集的电子 数就越多；反之，光越弱，收集的电子数越少。因此势阱中电子数目的多少可以 反映光的强弱，从而说明图像的明暗程度。于是，这种MOS电容器实现了光信号 向电荷信号的转变。若给光敏元阵列同时加上VG，整个图像的光信号将同时变为 电荷包阵列。当有部分电子填充到势阱中时，耗尽层深度和表面势将随着电荷的 增加而减小（由于电子的屏蔽作用，在一定光强下一定时间内势阱会被电子充 满），所以收集电子的量要调整适当。
V (x)
(x)
2
xxd 0
0
s
qN A 0 s
E
x xd
dV (x) dx
x xd
0
式中V(x)为距离表面x处的电势；E为x处的电场；NA为P-Si中掺杂物质的浓
度；ε0、εS分别为真空和SiO2的介电常数。qN A 20 s
传感器与检测技术
13.1.3 CCD的工作原理
由前面的分析可知，MOS电容的电荷存储和转移原理是通过在电极上施加不 同的电压实现的。电极的结构按所加电压的相数分为二相、三相和四相。由于二 相结构中要保证电荷单项移动，必须使电极下形成不对称势阱，通过改变氧化层 厚度或掺杂浓度来实现电荷的存储和转移，这两者都使工艺复杂化。
传感器与检测技术
第十三章 CCD图像传感器
第 二 种 是 MOS 型 图 像 传 感 器 ， 又 称 自 扫 描 光 电 二 极 管 阵 列 （ Self Scanned Phohodiode Array，简称SSPA）；第三种是电荷注入器件 （charge Injection Device，简称CID）。目前前两者用得最多，CCD 型图像传感器噪声低，在很暗的环境条件下性能仍旧良好；MOS型图 像传感器质量很高，可用低压电源驱动，且外围电路简单，下面分别介 绍。
传感器与检测技术
13.1.1 MOS光敏元的结构与原理
当光照射到MOS电容器上时，半导体吸收光子能量，产生电子-空穴对，少 数电子会被吸收到势阱中。光强越大，产生电子-空穴对越多，势阱中收集的电子 数就越多；反之，光越弱，收集的电子数越少。因此势阱中电子数目的多少可以 反映光的强弱，从而说明图像的明暗程度。于是，这种MOS电容器实现了光信号 向电荷信号的转变。若给光敏元阵列同时加上VG，整个图像的光信号将同时变为 电荷包阵列。当有部分电子填充到势阱中时，耗尽层深度和表面势将随着电荷的 增加而减小（由于电子的屏蔽作用，在一定光强下一定时间内势阱会被电子充 满），所以收集电子的量要调整适当。
高等教育 电气工程与自动化系列规划教材
第十三章 CCD图像传感器
传感器与检测技术
第十三章 CCD图像传感器
光固态图像传感器是高度集成的半导体光敏传感器，以电荷转移为核 心，可以完成光电信号转换、存储、传输、处理，具有体积小、重量轻、 功耗小、成本低等优点，可探测可见光、紫外光、x射线、红外光、微光和 电子轰击等，广泛用于图像识别和传送，例如摄像系统、扫描仪、复印机、 机器人的眼睛等。固态图像传感器按其结构可分为三种：一种是电荷耦合 器件（charge-Coupled Devices，简称CCD）；