CCD

发布时间:2022-08-01 14:20
作者:Ameya360
来源:网络
阅读量:2052

  CCD 是指电荷耦合器件,是一种用电荷量表示信号大小,用耦合方式传输信号的探测元件,具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点,并可做成集成度非常高的组合件。电荷耦合器件(CCD)是20世纪70年代初发展起来的一种新型半导体器件。

  电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices,简称CCD)是贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年发明的,由于它有光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送等功能,且集成度高、功耗低,因此随后得到飞速发展,是图像采集及数字化处理必不可少的关键器件,广泛应用于科学、教育、医学、商业、工业、军事和消费领域。

CCD


CCD加工工艺

  CCD的加工工艺有两种,一种是TTL工艺,一种是CMOS工艺,现在市场上所说的CCD和CMOS其实都是CCD,只不过是加工工艺不同,前者是毫安级的耗电量,二后者是微安级的耗电量。TTL工艺下的CCD成像质量要优于CMOS工艺下的CCD。CCD广泛用于工业,民用产品。

CCD电荷转移

  光电荷的转移途径有CCD表面沟道(SCCD)和体沟道(BCCD,也称为埋沟道CCD)两种方式。表面沟道CCD的电荷转移途径距离半导体-绝缘体分界面较近,工艺简单,动态范围大,但信号电荷的转移受表面态的影响,转移速度和转移效率低,工作频率一般在10MHz以下。为了消除这种现象,以提高CCD的工作速度,用离子注入方法转移沟道的结构,从而使势能极小值脱离界面而进入衬底内部,形成体内的转移沟道,避免了表面态的影响,这就是体沟道CCD.体沟道CCD的转移效率大大提高,工作频率可高达100MHz,且能做成大规模器件。

CCD功能特性

  CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号,电流信号经过放大和模数转换,实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。其显著特点是:

  1.体积小重量轻;

  2.功耗小,工作电压低,抗冲击与震动,性能稳定,寿命长;

  3.灵敏度高,噪声低,动态范围大;

  4.响应速度快,有自扫描功能,图像畸变小,无残像;

  5.应用超大规模集成电路工艺技术生产,像素集成度高,尺寸精确,商品化生产成本低。因此,许多采用光学方法测量外径的仪器,把CCD器件作为光电接收器。


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  CCD(Charged Coupled Device),中文译为电荷耦合器件,是一种常见的图像传感器技术。它由一系列电荷耦合的电容和放大器组成,用于将光信号转换为电荷,并进一步转换为数字信号。CCD广泛应用于照相机、摄像机、天文学、医学影像等领域,具有高分辨率、低噪声和灵敏度高等特点。  一、CCD是什么意思  CCD是指电荷耦合器件,是一种用电荷量表示信号大小,用耦合方式传输信号的探测元件。它具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点,并可做成集成度非常高的组合件。它由电荷耦合的电容和放大器组成,用于将光信号转换为电荷,并进一步转换为数字信号。CCD广泛应用于照相机、摄像机、天文学、医学影像等领域。  二、CCD的工作原理  1)CCD工作原理的基本概念  CCD是一种双层金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)结构。它的核心部分是一个二维阵列,其中每个单元都包含一个光敏元件和一个存储单元。当光照射在光敏元件上时,产生的电荷将被累积并存储在相应的存储单元中。  2)CCD工作原理的详细过程  光子的捕获和电荷转换:光子进入CCD芯片后,首先会照射到光敏元件(通常是PN结),并激发出电子-空穴对。  电荷传输:每个光敏元件后面都有一个隐形的电势阱,它们通过控制电压引起电荷传输。在开始时,所有电荷都被存储在第一个存储单元中。  电荷转移:CCD使用电荷耦合技术将电荷从一个存储单元传输到相邻的存储单元。这种转移通过栅极上的时钟信号来控制,并且是逐行进行的。一旦一行的电荷转移到下一行,它们就会进入一个称为输出寄生频道(output parasitic channel)的区域。  读取信号:经过一系列的电荷转移后,最后一行的电荷将从输出寄生频道传送到读出电路中。读出电路会将电荷转换为电压信号,并放大、处理以得到原始图像。  3)CCD工作原理的优势和应用  高灵敏度:CCD具有高光电转换效率,能够捕获并转换光子信号,使其成为广泛应用于天文学、显微镜、医学成像等领域的理想器件。  低噪声:CCD的噪声水平相对较低,可以提供清晰、细节丰富的图像。  快速响应:由于采用了逐行扫描模式,CCD能够快速接收和处理图像信号,适用于高速成像和视频拍摄。  可靠性和稳定性:CCD芯片的设计和制造使其具有较高的可靠性和稳定性,能够长时间工作而不会出现问题。
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