电荷耦合器件重点(“电荷”相关文档)共17张

4.3电荷耦合器件 在MOS电容金属电极上，加以脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成“势阱”的运动，进而达到信号电荷（少数载流子）的转移。 图像传感器：转移的信号电荷是由光像照射产生； 若所转移的电荷通过外界诸如方式得到，则其可以具备延时、信号处理、数据存储以及逻辑运算等功能。上一页下一页返回4.3电荷耦合器件电荷耦合器件的结构和工作原理CCD图像传感器图像传感器的应用上一页下一页返回CCD是一种半导体器件

1．金属2．绝缘层SiO2上一页下一页返回平带条件下的能带Ec导带底能量Ei禁带中央能级Ef费米能级Ev价带顶能量平带条件：当MOS电容的极板上无外加电压时，在理想情况下，半导体从体内到表面处是电中性的，因而能带(代表电子的能量)从表面到内部是平的。上一页下一页返回加上正电压MOS电容的能带(a)栅压UG较小时，MOS电容器处于耗尽状态。(b)栅压UG增大到开启电压Uth时,半导体表面的费米能级高于禁带中央能极,半导体表面上的电子层称为反型层。上一页下一页返回有信号电荷的势阱当MOS电容器栅压大于开启电压UG，周围电子迅速地聚集到电极下的半导体表面处，形成对于电子的势阱。

势阱：深耗尽条件下的表面势。势阱填满：电子在半导体表面堆积后使平面势下降。上一页下一页返回信号电荷转移CCD的基本功能是存储与转移信息电荷为实现信号电荷的转换：

1、必须使MOS电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS电容的势阱相互沟通，即相互耦合。2、控制相邻MOC电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深3、在CCD中电荷的转移必须按照确定的方向。

上一页下一页返回定向转移的实现在CCD的MOS阵列上划分成以几个相邻MOS电荷为一单元的无限循环结构。每一单元称为一位，将每—位中对应位置上的电容栅极分别连到各自共同电极上，此共同电极称相线。 一位CCD中含的电容个数即为CCD的相数。每相电极连接的电容个数一般来说即为CCD的位数。 通常CCD有二相、三相、四相等几种结构，它们所施加的时钟脉冲也分别为二相、三相、四相。 当这种时序脉冲加到CCD的无限循环结构上时，将实现信号电荷的定向转移。

上一页下一页返回CCD的基本功能是存储与转移信息电荷(1)CCD线列图像器件2、控制相邻MOC电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深CCD在用作信号处理或存储器件时，电荷输入采用电注入。1、必须使MOS电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS电容的势阱相互沟通，即相互耦合。VOD—漏极输出OS—图像信号输出OG—输出控制栅势阱填满：电子在半导体表面堆积后使平面势下降。1、必须使MOS电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS电容的势阱相互沟通，即相互耦合。当MOS电容器栅压大于开启电压UG，周围电子迅速地聚集到电极下的半导体表面处，形成对于电子的势阱。3、在CCD中电荷的转移必须按照确定的方向。3、在CCD中电荷的转移必须按照确定的方向。2．用于光学文字识别装置利用CCD的光电转移和电荷转移的双重功能，得到幅度与各光生电荷包成正比的电脉冲序列，从而将照射在CCD上的光学图像转移成了电信号“图像”。CCD是一种半导体器件加上正电压MOS电容的能带三相CCD信息电荷传输原理图上一页下一页返回CCD电荷的产生方式：电压信号注入 CCD在用作信号处理或存储器件时，电荷输入采用电注入。CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样，将信号电压或电流转换为信号电荷。光信号注入 CCD在用作图像传感时，信号电荷由光生载流子得到，即光注入。电极下收集的电荷大小取决于照射光的强度和照射时间。

上一页下一页返回CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样，将信号电压或电流转换为信号电荷。CCD是一种半导体器件一位CCD中含的电容个数即为CCD的相数。CCD在用作信号处理或存储器件时，电荷输入采用电注入。利用CCD的光电转移和电荷转移的双重功能，得到幅度与各光生电荷包成正比的电脉冲序列，从而将照射在CCD上的光学图像转移成了电信号“图像”。(1)CCD线列图像器件4．3．2CCD图像传感器三相CCD信息电荷传输原理图图像传感器：转移的信号电荷是由光像照射产生；2、控制相邻MOC电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深图像传感器：转移的信号电荷是由光像照射产生；高于禁带中央能极,半导体表面上的电子层称为反型层。三相CCD信息电荷传输原理图电极下收集的电荷大小取决于照射光的强度和照射时间。CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样，将信号电压或电流转换为信号电荷。VOD—漏极输出OS—图像信号输出OG—输出控制栅(a)

选通电荷积分输出电路(b)

驱动时钟波形和输出波形CCD的信号输出结构上一页下一页返回4．3．2CCD图像传感器利用CCD的光电转移和电荷转移的双重功能，得到幅度与各光生电荷包成正比的电脉冲序列，从而将照射在CCD上的光学图像转移成了电信号“图像”。由于CCD能实现低噪声的电荷转移，并且所有光生电荷都通过一个输出电路检测，且具有良好的—致性，因此，对图像的传感具有优越的性能。线列和面阵上一页下一页返回(1)CCD线列图像器件1－CCD转移寄存器2－转移控制栅3－积蓄控制电极4—PD阵列SH—转移控制栅输入端RS—复位控制VOD—漏极输出OS—图像信号输出OG—输出控制栅线型图像传感器结构上一页下一页返回（2）面型固态图像传感器(a)x-y选址(b)行选址(c)帧场传输式(d)行间传输式上一页