付小宁版光电检测技术及系统34.ppt

§、电荷耦合器件(D)D(D)plementaryMetalOxideSemiconductor,D立体相机前中后三层影像合成三维图片激光高度计(高度5m、分辨率1m)干涉成像光谱仪γ射线相机X射线相机微波探测仪(土壤厚度、氦-3)D(SCCD),电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面转移。D(BCCD),电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内,:以电荷作为信号基本功能:—氧化物—半导体(MetalOxideSemiconductor,MOS)电容阵列组成。MetalOxideSemiconductor金属VG氧化物(SiO2)半导体(P—Si)电子势阱界面势如果有光入射到半导体硅片上,在光子的作用下,半导体硅产生电子-空穴对,由此产生的光电子被表面的势阱所吸收。而空穴被电场排斥出耗尽区。当在金属电极上加正电压VG时,在电场的作用下,电极下P型区域里的多数载流子空穴被排斥、驱赶,形成了一个耗尽区。而对于少数载流子电子,电场则吸引它到电极下的耗尽区。耗尽区对于带负电的电子来讲是一个势能很低的区域称为“势阱”。势阱积累电子的容量取决于势阱的“深度”,而表面势的大小近似与栅压VG成正比。势阱内吸收的光电子数量与入射光势阱附近的光强成正比。这样一个MOS结构单元就称光敏单元或一个象素;而将一个势阱所吸收集的若干个光生电荷称为一个电荷包。通常在半导体硅片上制有成千上万个相互独立的MOS光敏单元,如果在金属电极上加上正电压,则在半导体硅片上就形成成千上万的个相互独立的势阱。如果此时照射在这些光敏单元上是一副明暗起伏的图像,那么这些光敏元就会产生出一幅与光照强度相对应的光电荷图像,因而得到影像信号。(每一像素)称为一位,有256位、1024位、D的相数,通常有二相、三相、四相等几种结构,它们施加的时钟脉冲也分为二相、三相、四相。二相脉冲的两路脉冲相位相差1800;三相及四相脉冲的相位差分别为1200、900。D驱动电路上循环时,将实现信号电荷的定向转移及耦合。图所示TCD1206的相邻两像元,每一位含MOS电容2个取表面势增加的方向向下,工作过程如图所示:<第二位><第一位>不对称势阱每一位下两个Φ1Φ2①t=t1时②t=t2时③t=t3时④t=t4时Φ1Φ2t1t2t3TCD1206二相驱动波形(Φ1、Φ2相位差1800)t4a t=t1时,Φ1电极处于高电平,而Φ2电极处于低电平。由于Φ1电极上栅压大于开启电压,故在Φ1下形成势阱,假设此时光敏二极管接收光照,它每一位(每一像元)的电荷都从对应的Φ1电极下放入势阱。