电荷耦合器件 (Charge Coupled Device,CCD)是一种半导体器件,它的基本单元是 MOS 电容器,器件中的所有基本单元电容器依次排列。当对某个MOS单元电容器施加电压时,单元上的电荷包能够逐次转移。图像传感器是 CCD的一种成功应用。CCD 的工作原理是,首先在一个称为光敏区的区域搜集由光电效应等方式产生的电荷,然后将其转移到一个可以对电荷进行读出与处理的区域,最终通过外围电路进行信号输出以供后续传输和处理。
CCD 于 1969年由贝尔实验室的 Willard S. Boyle 和 George. E. Smith 共同发明。从20世纪80年代以后,索尼公司逐步成为最大的 CCD 供应商。电子倍增 CCD (Electron Multiplying CCD, EMCCD)在读出寄存器和输出放大器之间加入了增益奇存器,使得电子在转移过程中发生 “撞击离子化效应”,产生新的电子,实现了电子倍增。EMCCD 的信噪比较普通 CCD 获得了较大提高,特别适合在单光子探测、活细胞显微观察、细胞荧光成像等低光照条件下应用。
早期的 CCD 采用正照方式工作,即光从正面入射,经过多晶硅电极及介质层,在芯片内部半导体材料中被吸收并产生电子-空穴对。由于入射光子要通过多晶硅材料,而多晶硅材料强烈吸收短波长的光,这样将会导致入射光强的损失,从而致使 CCD 量子效率下降。经过改进的背照式 CCD,光从芯片背面一侧进入,不通过多晶硅电极,从而能提高 CCD 的量子效率。背照式 CCD 能够在低照度条件下完成目标摄像,在目标侦测、定位导航、资源勘查、环境监测等航空航天领域具有广泛的应用。
时间延迟积分 (Time Delay Integration, TDI) CCD 是面阵结构,以线阵方式工作,它具有光响应灵敏度高、信噪比高、能消除像移和可选择 TDI级数来控制曝光时间等特点,是星载、机载遥感相机图像获取和目标识别的核心器件。目前世界上航空航天领域中的遥感相机大都采用 TDI CCD。
与真空摄像管、热释电管和硅摄像管相比,CCD 具有体积小、质量小、功耗低、寿命长、灵敏度高、光谱响应范围宽、动态范围大、可全局快门成像等优点,是图像传感器领域的一次革命性突破。CCD 曾一度在安防监控、数码相机等民用市场得到广泛应用,但是随着 CMOS 图像传感器技术的出现,在民用市场 CCD 逐步让位于 CMOS 图像传感器。当前 CCD 在军事、航天和天文观察等专业领域仍有一定应用。
审核编辑:刘清
-
CCD
+关注
关注
32文章
886浏览量
142934 -
寄存器
+关注
关注
31文章
5390浏览量
121901 -
图像传感器
+关注
关注
68文章
1939浏览量
129892 -
电荷耦合
+关注
关注
0文章
5浏览量
9218 -
输出放大器
+关注
关注
0文章
14浏览量
6805
原文标题:电荷耦合器件,電荷耦合元件,Charge Coupled Device (CCD)
文章出处:【微信号:Semi Connect,微信公众号:Semi Connect】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
发布评论请先 登录
相关推荐


光电耦合器件的构成原理
电荷耦合器件架构及工作原理(纪客老白分享)
电荷耦合图像传感器 -CCD摄像法测径实验
电荷耦合检测器/Charge-Coupled Devices
电荷耦合器件电离辐射损伤的模拟试验

AD9920A原文资料数据手册PDF免费下载(集成的电荷耦合器件)

ADDI7004原文资料数据手册PDF免费下载(电荷耦合器件(CCD)信号处理器)

电荷耦合器件CCD的发展史和工作原理
用于CCD读出的电荷耦合器件时钟技术

评论