文档介绍：第二节电荷耦合摄像器件
一、ID的工作原理
结构有两种:单边传输和双边传输
(a)单边传输
(b)双边传输
输出
输出
光敏元
图8-2-1 D成像器件
1、结构与功能
以单边传输型为例,有光敏区、转移栅、模拟移位寄存器、偏置电路和信号读出电路组成
φr
T2
T3
T1
S0
Dr
Dδ
输出
图8-2-2 D象成器件
转移区
N 光敏区 3 2 1
N-1
N-2
CCD
G1
φ2
φ4
φ3
φ1
G0
S
φt
φp
(1) 光敏区:N个光敏元排成一排,光敏元为MOS结构,其共同栅极Фp为透明低阻的多晶硅薄条,MOS电容基底为p-Si,硅表面相邻两光敏元之间都用沟阻隔开,保证信号电荷不被拉平
光敏区
沟阻
栅极(多晶硅)
(b)
(a)
P-Si
图8-2-3 MOS 型光敏元件结构
(a)剖视图(b)顶视图
SiO2
(3) D):D与N位光敏元、转移栅一一对应,D的各转移沟道之间有沟阻隔开,D的某一相
(2) 转移栅:位于光敏区和移位寄存器之间,以实现两者间的电荷转移
转移栅φt
图8-2-4 转移沟道
φ1
φ2
φ4
φ3
沟阻
光栅φp
光敏区
转移沟道
(4) 偏置电荷回路:由输入二极管S(通常称为源)和输入栅Gi组成的偏置电荷回路,用来注入“胖”零信号,以减小界面态的影响,提高转移率
(5)输出栅G0:输出栅工作在直流偏置电压状态,起着交流旁路作用,用来屏蔽时钟脉冲对输出信号的干扰
(6) 输出电路:由放大管复位管输出二极管组成
2、工作原理:
积分
计数
转移
读出
传输
(1)积分
(2)转移
转移准备——转移——转移结束
φp
φt
φ2
(a)
φp
φt
φ2
(b)
φp
φt
φ2
(c)
φp
φt
φ2
(d)
图8-2-6 转移沟道势阱分布
(a)积分阶段(b)转移准备阶段(c)转移阶段(d)转移结束阶段
(5)读出:输出电路的功能在于将信号电荷转换为信号电压,并进行读出
(4)计数:用来记录驱动周期的个数。考虑到“行回扫”时间的需要,应过驱动几次,因此计数器的预置值为N+m。
(3)传输:信号的传输是在t4时刻之后开始的,D串行传输。每驱动一个周期,各信号电荷包向输出方向移一位。
二、D的工作原理
分行转移和桢转移两种结构