-电荷 耦合器件.ppt

文档介绍：CCD图像传感器目前已经成为图像传感器的主流产品。其应用研究成为当今高新技术的主流课题。它的发展推动了广播电视、工业电视、医用电视、军用电视、微光与红外电视技术的发展,带动了机器视觉的发展,促进了公安刑侦、交通指挥、安全保卫等事业的发展。
D)
CCD简介
CCD自1970年问世。D具有光电转换、信号存储及信号传输能力,是一种崭新的全固体自扫描成像器件,如今已成为国防、公安、工业控制、医学影响诊断、生物工程研究、天文、地质、宇航等科技领域不可缺少的光电探测器。
1 电荷耦合器件的结构
CCD的工作原理
CCD的特点是以电荷作为信号,不是以电流或电压作为信号。
-,然后按一定次序沉积N个金属电极作为栅极,µm,电极的中心距离15~20µm ,于是每个电极与其下方的SiO2和半导体间构成了一个金属-氧化物-半导体结构,即MOS结构。
CCD线阵列
CCD
单元
这种结构再加上输入、D。
CCD(Charge Coupled Devices,电荷耦合器件)图像传感器主要有两种基本类型,一种为信号电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面进行转移的器件,D(D)器件;另一种为信号电荷包存储在距离半导体表面一定深度的体内,并在半导体体内沿一定方向转移的器件,称为体沟道或埋沟道器件(D)。D的基本工作原理。
D的基本单元是MOS结构。如图8-15(a)所示,当金属电极加上正电压时,接近半导体表面的空穴被排斥,电子增多,在表面下一定范围内只留下受主离子,形成耗尽区(图8-15(b)所示)。该区域对电子来说是一个势能很低的区域,也称势阱。加在栅极上的电压愈高,表面势越高,势阱越深;若外加电压一定,势阱深度随势阱中电荷量的增加而线性下降。

电荷包形成:当有光照时,光生电子被收集到势阱中,形成电荷包。
一个MOS单元是一个光敏元
电荷耦合:
设t=t1时,已有信号电荷存贮在偏压为+10V的①号电极下的势阱里.
当t=t2时,①电极和②电极均加有+10V电压,所形成的势阱就连通,①电极下的部分电荷就流入②电极下的势阱中。
当t=t3时,①电极上的电压由+10V变为+2V,下面的势阱由深变浅,势阱内电荷全部移入②电极下的深势阱中。
由此,从t1→t3 ,深势阱从①电极下移动到②下面,势阱内的电荷也向右转移了一位。如果不断地改变电极上的电压,就能使信号电荷可控地一位一位地顺序传输。
CCD的电极结构:
CCD中电荷的存贮和传输是通过改变各电极上所加电压实现的。按照加在电极上的脉冲电压相数来分,电极的结构可分为二相、三相、四相等结构形式。
三相电阻海结构
二相硅-铝交叠栅结构
四电极结构:
CCD在军事上的应用
1 在侦察机和战斗机座舱摄像机中的应用:1978年,仙童公司的488×D座舱摄像机也在战术空军司令部(TAC)的F4E和海军F-14战斗机上做了试验。20世纪70年代末,美国已开始在F-14,F15,F-D摄