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文档简介

固态图像传感器核心：电荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，CCD）定义：把接收到的光像分成许多小单元（像素），并将它们转换成电信号，然后顺序地输送出去的器件。CCD特点：以电荷作为信号。功能：光生电荷、积蓄电荷、转移电荷组成：阵列式排列在衬底上的金属-氧化物-半导体（MetalOxideSemi-conductor，MOS）电容器“排列起来的MOS电容阵列”MOS电容器MOS光敏单元（半导体）氧化物SiO2金属SiO2

表面势：单个电子的电荷量：电子的静电位能：积蓄电荷势阱的深度与所加电压大小成正比。光照射在硅片上，在光子作用下，半导体硅吸收光子，产生电子－空穴对，其中的光生电子被附近的势阱吸收，吸收的光生电子数量与光照强度成正比。势阱中电子数目反映光的强弱和图像的明暗程度。MOS电容器实现光信号向电荷信号的转变。即使停止光照，一定时间内势阱中的电子也不会损失，实现对光照的记忆。光生电荷UG1UG2SiO2P-Si12为方便电荷转移，这些MOS光敏单元彼此非常靠近，使用同一半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。转移电荷表面势：电荷转移原理：通过在电极上加不同的电压（称为驱动脉冲）实现的。栅极电压：顺序脉冲：三相时钟脉冲波形相位差：1/3周期通过脉冲电压的变化，在半导体表面形成不同的势阱，且右边产生更深势阱，左边形成阻挡势阱，使信号电荷自左向右作定向运动，在时钟脉冲的控制下从一端移位到另一端，直到输出。当输出二极管加上反向偏压时，转移到终端的电荷在时钟脉冲作用下移向输出二极管，被二极管的PN结所收集，在负载RL上形成脉冲电流Io。输出电流的大小与信号电荷的大小成正比，并通过负载电阻RL转换为信号电压Uo输出。输出电荷输出栅由于每个光敏单元排列整齐，尺寸和位置准确，因此光敏单元阵列可作为尺寸测量的标尺。从测量上来说，这种光敏单元同时实现了光照度和位置的测量功能。测量特性小型、轻便、响应快、灵敏度高、稳定性好、寿命高和以光为媒介可以对人员不便出入的环境进行远距离测量等。传感器特点物位、尺寸、形状、工件损伤等测量；作为光学信息处理的输入环节；自动生产过程中的控制敏感元件。

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