第8章光电式21CCD.ppt

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(2)工作原理
构成CCD的基本单元是MOS电容器。
与其它电容器一样,MOS电容器能够存储电荷。
如果MOS电容器中的半导体是P型硅,
当在金属电极上施加一个正电压Ug时,
P型硅中的多数载流子(空穴)受到排斥,半导体内的少数载流子(电子)吸引到P—Si界面处来,
从而在界面附近形成一个带负电荷的耗尽区,也称表面势阱,
如图8-23(b)所示。
对带负电的电子来说,耗尽区是个势能很低的区域。
如果有光照射在硅片上,在光子作用下,半导体硅产生了电子-空穴对,
由此产生的光生电子就被附近的势阱所吸收,
势阱内所吸收的光生电子数量与入射到该势阱附近的光强成正比,
存储了电荷的势阱被称为电荷包,
而同时产生的空穴被排斥出耗尽区。
并且在一定的条件下,所加正电压Ug越大,耗尽层就越深,Si表面吸收少数载流子表面势(半导体表面对于衬底的电势差)也越大,
这时势阱所能容纳的少数载流子电荷的量就越多。
CCD的信号是电荷,那么信号电荷是怎样产生的呢?
CCD的信号电荷产生有两种方式:
光信号注入
电信号注入。
CCD用作固态图像传感器时,接收的是光信号,即光信号注入。
图8-24(a)是背面光注入方法,如果用透明电极也可用正面光注入方法。
电荷注入方法——背面光注入