CCD损伤机理讲稿.docx

1969年，，并于次年发表。CCD是一种 电荷转移器件，集成了一系列的电荷存储单元，通过对外加电压的控制，实现电荷的存储及 电荷在相邻的储存单元间的转移（或称耦合）。以电荷作为信1969年，，并于次年发表。CCD是一种 电荷转移器件，集成了一系列的电荷存储单元，通过对外加电压的控制，实现电荷的存储及 电荷在相邻的储存单元间的转移（或称耦合）。以电荷作为信号的载体，CCD器件可用来实 现信号的获取、存储、转移以及放大处理。由于现代工艺的提高，半导体器件的集成度不断 提升,实现这些功能的器件都可以集成在一个小芯片上，我们称之为CCD芯片,而原来CCD 只是指耦合、传输电荷的那部分器件，我们现在统称实现这些全部功能的整个器件为 CCD 器件。
CCD 具有高解析度（像素从初期的十万多到现在的千万像素甚至更多，像素大小为微米级， 可感测及识别精细物体），低噪声和高敏感度（具有很低的读出噪声和暗电流噪声，因此居 于哦较高的信噪比），动态范围广（同时适用于强光和弱光，提高系统的环境使用范围，不 因亮度差异大而造成信号反差现象），良好的线性特性曲线，体积小、重量轻、低能耗、可 大批生产等等优点。
CCD按照工作特性可分为线阵CCD和面阵CCD，线阵CCD由于对物象的多次光积分，可 大大改善环境恶劣这一不利因素，在工业检测、空间探测、航天遥感、微光夜视探测等领域 中得到了广泛的应用。（卫星上的监视相机，嫦娥上的相机均为这一类型）。而面阵CCD主 要应用于数码相机（DC）、摄录影机、监视摄影机等影像产品上。
CCD的基本单元是个MOS （Metal Oxide Semiconductor）电容，由金属或多晶硅、二氧化 硅、P型硅组成，P型硅（多子是空穴）中的空穴均匀分布。当栅极G加上正电压UG时， 栅极下面的空穴受到排斥，从而形成一个耗尽层。UG增加，耗尽层向半导体体内延伸。当 UG数值高出某一临界值Uth时，在半岛体内靠近绝缘层的界面处，将有电子出现，形成一 层很薄的反型层，反型层中电子密度很高，通常称之为沟道。反型层与半导体内部之间还夹 有一层耗尽层。 耗尽层可以认为是少数载流子也就是电子的“势阱”，而势阱里面电
荷的容量跟MOS电容、电压UG以及结面积成正比。Q=C*UG*A。
电荷的转移： 按照一定的时间顺序调整加在各电极上的电压可移动势阱的位置，存储在原势阱中的电荷也 就通过半导体沟道转移到新的势阱中。通过将按一定规律变化的电压加到CCD各电极上， 电极下的电荷包就能沿半导体表面按一定方向移动。 通常把CCD的电极分为几组，
每一组称为一相，并施加同样的时钟驱动脉冲。 CCD 正常工作所需要的相数由其内部结构 决定。这样就有了二相CCD、三相CCD等不同相的CCD，二相CCD的电荷必须在二相交 叠驱动脉冲的作用下，才能一定的方向逐单元地转移，三相CCD的电荷必须在三相交叠驱 动脉冲的作用下，才能一定的方向逐单元地转移。
由电荷信息转换为图像信息还要经过电荷放大输出、图像信息还原等步骤。物象的亮度不同， 也就对应着在CCD芯片上产生的光生载流子的数量不同，电荷放大输出后的电压值不同， 然后根据电压值不同还