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電荷耦合器件
閱讀�18984時間�2011-04-21 14:58:29

  電荷耦合�件(Charge Coupled Device,簡�CCD�,是基于金屬-氧化�-半導(dǎo)�(MOS)技�(shù)的光敏元件,能在不同的內(nèi)部部件之間�(jìn)行電荷的存儲和移�。電�耦合器件具有光電�(zhuǎn)換、信號存儲及信號傳輸能力,是一種嶄新的全固體自掃描成像器件�

概述

  電荷耦合器件是一種用于探測光的硅�,比傳統(tǒng)的底片更能敏感的探測到光的變�。是用電荷量來表示不同狀�(tài)的動�(tài)移位寄存�,由時鐘脈沖電壓來產(chǎn)生和控制半導(dǎo)體勢阱的變化,實�(xiàn)存儲和傳遞電荷信息的固態(tài)電子器件。英文簡� CCD 。電荷耦合器件由美國貝爾實驗室的W.S.博伊爾和G.E.史密斯于1969年發(fā)�,它由一組規(guī)則排列的金屬-氧化�-半導(dǎo)體( MOS)電容器陣列和輸�、輸出電路組�。傳�(tǒng)的固�(tài)電子器件,信息的存在和表示方�,通常是用電流或電� 。而在CCD中,則是用電�,因此CCD對信息的表達(dá) ,具有更高的靈敏�。固體成� 、信息處理和大容量存儲器是CCD的三大主要用途。各種線�、面陣傳感器已成功地用于天文、遙�、傳�、攝像等�(lǐng)域。CCD信號處理兼有�(shù)字和模擬兩種信號處理技�(shù)的長�,在中等精度的雷�(dá)和通信系統(tǒng)中得到廣泛的�(yīng)� 。CCD還可用作大容量串行存儲器,其存取時間、系�(tǒng)容量和制造成本都介于半導(dǎo)體存儲器和磁�、磁鼓存儲器之間�

�(jié)�(gòu)及原�

  CCD的雛形是在N型或 P型硅襯底上生長一層二氧化硅薄�,再在二氧化硅層上淀積并光刻腐蝕出金屬電�,這些�(guī)則排列的金屬-氧化�-半導(dǎo)體電容器陣列和適�(dāng)?shù)妮斎?、輸出電路就?gòu)成基本的 CCD移位寄存器。對金屬柵電極施加時鐘脈�,在對應(yīng)柵電極下的半�(dǎo)體內(nèi)就形成可儲存少數(shù)載流子的勢阱??捎霉庾⑷牖螂娮⑷氲姆椒▽⑿盘栯姾奢斎雱葳濉H缓笾芷谛缘馗淖儠r鐘脈沖的相位和幅�,勢阱深度則隨時間相�(yīng)地變�,從而使注入的信號電荷在半導(dǎo)體內(nèi)作定向傳�。CCD 輸出是通過反相偏置PN�(jié)收集電荷,然后放�、復(fù)�,以離散信號輸出�

  電荷�(zhuǎn)移效率是 CCD最重要的性能參數(shù)之一,用每次�(zhuǎn)移時被轉(zhuǎn)移的電荷量和總電荷量的百分比表示。轉(zhuǎn)移效率限制了CCD的轉(zhuǎn)移級�(shù)�

  體溝道CCD的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理和表面溝道CCD略有不同。體溝道CCD又稱為埋溝CCD。所謂體溝道即用來存儲和�(zhuǎn)移信號電荷的溝道是在離開半導(dǎo)體表面有一定距離的體內(nèi)形成。體溝道 CCD的時鐘頻率可高達(dá)幾百兆赫,而通常的表面溝道CCD只幾兆赫�

功能及應(yīng)�

  電荷耦合器件具有光電�(zhuǎn)�、信號存儲及信號傳輸能力,是一種嶄新的全固體自掃描成像器件�

  固體成像、信號處理和大容量存儲器是CCD的三大主要用途。各種線�、面陣像感器已成功地用于天文、遙�、傳�、卡片閱讀、光測試和電視攝像等�(lǐng)�,微光CCD和紅外CCD在航遙空�、熱成像等軍事應(yīng)用中顯示出很大的作用。CCD 信號處理兼有�(shù)字和模擬兩種信號處理技�(shù)的長�,在中等精度的雷�(dá)和通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)�。CCD還可用作大容量串行存儲器,其存取時間、系�(tǒng)容量和制造成本都介于半導(dǎo)體存儲器和磁�、磁鼓存儲器之間�

衡量指標(biāo)

  衡量電荷耦合器件好壞的指�(biāo)很多,有像素�(shù)�,CCD尺寸,靈敏度,信噪比�,其中像素數(shù)以及CCD尺寸是重要的指標(biāo)。像素數(shù)是指電荷耦合器件上感光元件的�(shù)量。攝像機(jī)拍攝的畫面可以理解為由很多個小的點組成,每個點就是一個像�。顯然,像素�(shù)越多,畫面就會越清晰,如�電荷耦合器件沒有足夠的像素的�,拍攝出來的畫面的清晰度就會大受影響,因此,理論�電荷耦合器件的像素數(shù)量應(yīng)該越多越�。但電荷耦合器件像素�(shù)的增加會使制造成本以及成品率下降,而且在現(xiàn)行電視標(biāo)�(zhǔn)�,像素數(shù)增加到某一�(shù)量后,再增加對拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯,因此,一般一百萬左右的像素數(shù)對一般的使用已經(jīng)足夠��

加工工藝

  電荷耦合器件的加工工藝有兩種,一種是TTL工藝,一種是CMOS工藝,現(xiàn)在市場上所說的電荷耦合器件和CMOS其實都是電荷耦合器件,只不過是加工工藝不�,前者是毫安級的耗電�,二后者是微安級的耗電�。TTL工藝下的CCD成像�(zhì)量要�(yōu)于CMOS工藝下的電荷耦合器件�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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