光电检测-(成像器件)幻灯片.ppt

4 图像信号的概念。 10）多阳极微通道阵列(MAMA) 探测器 二）光电发射式摄像管 光电变换部分和光信息存储部分彼此分离，组成为移象区。 Al2O3 加速电压8kV AL2O3 信号板（Al膜） 疏松的KCl （1）二次电子导电摄像管(SEC) 工作过程：光学图像在光电阴极上产生相应光电子发射—加速打到SEC靶上产生二次电子发生—形成电势分布—后面与光电导输出一样 SEC管的主要特性： 1)灵敏度 SEC管整管的灵敏度与光电阴极的灵敏度、加速电压和靶有关，一般可达20000μA／lm。 2)分辨率 25mm管中心分辨事约为600TvL／H 3)惰性 三场后残余信号小于5％ 4)存储性能 SEC靶的电阻率大于1010Ωcm-1，漏电极小，暗电流小于0.1μA，因此信息电荷可在靶上长时间存储而不泄漏。 （2）硅增强靶摄像管(SIT) 用硅靶代替SEC管KCl靶即构成硅增强靶摄像管(SIT) 靶增益为SEC管的10倍以上，通过改变移像区的施加电压可改变靶的电子增益。 移像区 电子枪 光电阴极 靶 用光学纤维面板将像增强器与硅增强靶管耦合在一起．就组成了超高灵敏度的硅增强靶管，通常称为ISIT管或IEBS管。 （3）超高灵敏度的硅增强靶管（ISIT） 硅靶 光阴极 光阴极2 光阴极1 阳极1 阳极2 五、 固体成像器件（电荷耦合器件） 1）电荷耦合器件的工作原理 MOS结构 与电荷存储 CCD是由金属－氧化物－半导体构成的密排器件，简称MOS结构，它实际就是一个MOS电容。 电荷耦合器件(简称CCD)是一种用电荷量表示信号并用耦合方法传输信号的器件，它具有信号探测、延时、传输和积分的多种功能。 P或n型硅衬底 SiO2 金属(栅） VG Ev EFp 金属 氧化物 P型半导体 EC EFm 栅极电压Vg=0,p型半导体中均匀的空穴（多数载流子）分布，半导体中能量线延伸到表面并与表面垂直。 栅极电压Vg0,电场排斥电子吸引空穴，使表面电子能量增大，表面处能带向上弯曲，越接近表面空穴浓度越大，形成空穴积累层。 Ev EFp 金属 氧化物 P型半导体 EC EFm VG0 Vg0 SiO2 栅电极 积累层 P-Si Vg=0 SiO2 栅电极 P-Si 栅极电压Vg0,电场排斥空穴吸引电子，越接近表面空穴浓度越小，形成空穴耗尽层。 Ev VG》0 EFp 金属 氧化物 P型半导体 EC EFm W 栅极电压Vg》0,电场排斥空穴吸引电子，越接近表面空穴浓度越小，电子浓度甚至超过空穴浓度，形成反型层。 Ev EFp 金属 氧化物 P型半导体 EC EFm VG0 W Ev EFp 金属 氧化物 P型半导体 EC EFm VG0 W Vg》0 SiO2 栅电极 反型层 P-Si Vg0 SiO2 栅电极 耗尽层 P-Si 半导体表面与衬底的电压，常称为表面势，（用VG表示）外加电压越大，对应有越大的表面电势，能带弯曲的越厉害，相应的能量越低，储存电子的能力越大，通常称其为势阱。注入电子形成电荷包 表面势与势阱 VG 0 5 10 15 伏 VG 空势阱 P-Si VG=12伏 全满势阱 P-Si VG=12伏 填满1/3势阱 P-Si 反型层的出现在SiO2衬底之间建立了导电机构， Vg》0 SiO2 栅电极 反型层 P-Si P型衬底n沟道 Vg《0 SiO2 栅电极 反型层 n-Si n型衬底p沟道 n型衬底，栅极加负电压，反型层是正电荷，称为p沟道。 p型衬底，栅极加正电压，反型层是负电荷，称为n 沟道， Vg=0 SiO2 栅电极 P-Si Vg0 SiO2 栅电极 耗尽层 P-Si Vg》0 SiO2 栅电极 反型层 P-Si n n P-Si 衬底 源 漏 输出栅 转移栅电极 SiO2 n-沟道 电荷包转移和三相时钟 2伏 2伏 10伏 VG P-Si Φ ① ③ ③ ② 2伏 2伏 10伏 VG P-Si Φ ① ③ ③ ② VG 2伏 2伏 10伏 P-Si 2伏 Φ ① ③ ③ ② VG Φ1 Φ2 Φ3 t2 t4 t1 t3 t5 Φ1 Φ2 Φ3 t1 t3 t5 10伏 2伏 2伏 2伏 VG P-Si Φ ① ③ ③ ② VG 2伏 2伏 10伏 P-Si Φ ① ③ ③ ② p衬底 铝栅 多晶硅栅 Φ1Φ2 势阱深度 Φ1高电位 Φ2低电位 Φ1 Φ2