[工學(xué)]數(shù)碼相機(jī)原理簡介-文庫吧
2025-02-07 00:50 本頁面
【正文】 14100W像素 back CCD工作原理 ? CCD是一種 MOS結(jié)構(gòu)的新型器件。它具有光電轉(zhuǎn)換、信號存儲和信號傳輸?shù)墓δ堋? ? CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其他大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號。 CCD的基本功能是電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移。因此， CCD工作過程的主要問題是信號電荷的 產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測。 電 荷 產(chǎn) 生 電 荷存 儲 電 荷 傳輸 back 信號電荷的產(chǎn)生 在ＣＣＤ中，電荷注入的方法有很多，歸納起來，可分為： ? 光注入 當(dāng)光照射到ＣＣＤ硅片上時，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi) 產(chǎn)生電子－空穴對 ，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開，少數(shù)載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。ＣＣＤ攝象器件的光敏單元為光注入方 式。 ? 電注入 所謂電注入就是 CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號電壓或電流進(jìn)行電壓電流進(jìn)行采樣中，然后將信號電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號電荷。 back 信號電荷的存儲 構(gòu)成 CCD的基本單元是 MOS（金屬氧化物 半導(dǎo)體）結(jié)構(gòu) 如圖所示，在柵極 G施加正偏壓 UO之前， P型半導(dǎo)體中空穴（多數(shù)載流子）分布是均勻的。 當(dāng)柵極施加正偏壓 UG（此時 UG小于 P型半導(dǎo)體的閾值電壓Uth）后，空穴被排斥，產(chǎn)生耗盡區(qū)，如圖所示。 next 信號電荷的存儲 偏壓繼續(xù)增加，耗盡區(qū)將進(jìn)一步向半導(dǎo)體內(nèi)延伸。當(dāng) UGUth時 ,半導(dǎo)體與絕緣體截面上的電勢 (常稱為表面勢 ,用 Φ S 表示 )變得如此之高,以至于將半導(dǎo)體內(nèi)的電子 (少數(shù)載流子 )吸引到表面 ,形成一層極薄的 (約 102um )但電荷濃度很高的反型層 ,如圖。 ? 反型層電荷的存在表明了 MOS結(jié)構(gòu)存儲電荷的功能 back 信號電荷的傳輸 ? 觀察 CCD中 4個彼此靠得很近的電極，說明勢阱及電荷從一個位置移到另一個位置的過程 勢阱 應(yīng) 用 back Step1 ? 初始狀態(tài) 光敏元件 MOS結(jié)構(gòu)接受光照產(chǎn)生信號電荷后，可通過施加?xùn)艠O電壓的方式，把信號電荷存儲在反型層的勢阱中。 back Step2 ? 電荷由①電極向②電極轉(zhuǎn)移 ? 第一個電極仍保持為 10V，第二個電極上的電壓由2V變到 10V，形成新的勢阱。因為這兩個電極靠得很緊 (間隔只有幾微米 )，它們各自的對應(yīng)勢阱將合并在一起。 ? back Step3 ? 電荷在①，②電極下均勻分布 ? 由于勢阱的合并，原來在第一個電極下的電荷變?yōu)檫@兩個電極下勢阱阱所共有 back Step4 ? 電荷繼續(xù)由①電極向②電極轉(zhuǎn)移 ? 將①的電壓由 10V變成 2V, ②的電壓保持 10V不變， ①下的勢阱逐漸消失，電荷逐漸的向 ②下的勢阱轉(zhuǎn)移。 back Step5 ? 電荷完全轉(zhuǎn)移到②電極 深勢阱及電荷包向右移動了一個位置 完成一次信號電荷轉(zhuǎn)移動作。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1