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CCD和COMS成像器件
电荷耦合器件(CCD)的成像器件属于固体成像器件,
其作用原理和寻址方式与电子束扫描的摄像管完全不同。
CCD已成为当前固体成像器件中较普遍采用的类型,但
不能代表所有的固体摄像器件。
CCD的应用主要有两大类:
一类是在电子计算机或其它数字系统中用作信息存贮和信
息处理,如用作延时器等,
另一类才是用于摄像器件。这种装置与真空摄像管的主要
区别在于它把光电转换、信号存贮及读取三个部分都集中
在一个支承片上,成为一个全固体摄像器件。
与真空摄像器件相比,CCD成像器件具有:
体积小、重量轻、结构简单、功耗小、成本低、
与集成电路工艺兼容等优点,
正得到深入发展和广泛应用,如黑白、彩色、微
光、红外摄像器件,用于军事探测、气象观察、
大气观察、医学观察、天文观察、火灾报警、闭
路监控等等。
随着集成电路水平的提高,CMOS型成像器件水
平提高得很快,也得到了广泛的应用,已经成为
CCD成像器件的有利竞争者。
CCD成像器件基本结构与原理
四个基本动作
光电转换(将光转换成信号电荷)
电荷的储存(储存信号电荷)
电荷的转移(转移信号电荷:CCD的功能)
电荷的检测(将信号电荷转换成电信号)
光电转换(略)
1.本征吸收
价带电子吸收光子能量跃迁至导带。Ec
hhE
长波限:0g
hc
hEE
gV
0
1.24
(m)
0
Eg(eV)
对于Si单晶,禁带宽度1.1eV;
能量大于禁带宽度1.1eV的光,波长约在
1100nm以下;h
可见光,波长380~780nm
电荷的储存
SchematiccrosssectionofanMOScapacitoronap-typesiliconsubstrate,with
apositivevoltageonthegate.Thedepletionregionisindicatedbythedottedline.
6.1电荷耦合器件的基本原理
6.1.1MOS结构特征
MOS电容即金属(Metal)-氧化物(Oxidation)-半
导体(Seminconductor)构成的电容器,常称为MOS电
容,或MOS结构。
UG
Al
SiO2
金属
电介质
P-Si衬底
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