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CCD图像传感器详解汇总

更新时间:2019-11-20 10:36:50 大小:442K 上传用户:xuzhen1查看TA发布的资源 标签:ccd图像传感器 下载积分:0分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

CCD( Charge Coupled Device )全称为电荷耦合器件,是70 年代发展起来的新型半

导体器件。它是在MOS集成电路技术基础上发展起来的,为半导体技术应用开拓了新的领

域。它具有光电转换、信息存贮和传输等功能,具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命

长、性能稳定等优点,故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。

CCD图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展,能给出直观、真实、多层次

的内容丰富的可视图像信息,被广泛应用于军事、天文、医疗、广播、电视、传真通信以

及工业检测和自动控制系统。实验室用的数码相机、光学多道分析器等仪器,都用了CCD

作图象探测元件。

一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组

成。CCD工作时,在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样,将光的强弱转换为

各光敏单元的电荷多少。取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元

中。移位寄存器在驱动时钟的作用下,将信号电荷顺次转移到输出端。将输出信号接到示

波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中,就可对信号再现或进行存储处理。由于

CCD光敏元可做得很小(约10um),所以它的图象分辨率很高。


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CCD图像传感器  
CCDCharge Coupled Device )全称为电荷耦合器件,是  
70 年代发展起来的新型半  
导体器件。它是在 MOS集成电路技术基础上发展起来的,为半导体技术应用开拓了新的领  
域。它具有光电转换、信息存贮和传输等功能,具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命  
长、性能稳定等优点,故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。  
CCD图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展,能给出直观、真实、多层次  
的内容丰富的可视图像信息,被广泛应用于军事、天文、医疗、广播、电视、传真通信以  
及工业检测和自动控制系统。实验室用的数码相机、光学多道分析器等仪器,都用了  
作图象探测元件。  
CCD  
一个完整的 CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组  
CCD工作时,在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样,将光的强弱转换为  
各光敏单元的电荷多少。 取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元  
中。移位寄存器在驱动时钟的作用下,将信号电荷顺次转移到输出端。将输出信号接到示  
波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中,就可对信号再现或进行存储处理。由于  
CCD光敏元可做得很小(约  
10um所以它的图象分辨率很高。  
CCDMOS结构及存贮电荷原理  
CCD的基本单元是 MOS电容器,这种电容器能存贮电荷,其结构如图  
1 所示。以 P 型  
上淀积一层金属为栅  
硅为例,在 P 型硅衬底上通过氧化在表面形成  
SiO  
2
层,然后在 SiO  
2
P 型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴,少数载流子是带负电荷的电子,当金属电  
2
极上施加正电压时, 其电场能够透过 SiO 绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。 于是带正  
电的空穴被排斥到远离电极处,剩下的带负电的少数载流子在紧靠  
SiO2 层形成负电荷层  
(耗尽层),电子一旦进入由于电场作用就不能复出,故又称为电子势阱。  
2
当器件受到光照时 (光可从各电极的缝隙间经过  
SiO 层射入, 或经衬底的薄 P 型硅射  
光子的能量被半导体吸收, 产生电子 - 空穴对时出现的电子被吸引存贮在势阱中,  
这些电子是可以传导的。光越强,势阱中收集的电子越多,光弱则反之,这样就把光的强  
弱变成电荷的数量,实现了光与电的转换,而势阱中收集的电子处于存贮状态,即使停止  
光照一定时间内也不会损失,这就实现了对光照的记忆。  

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