光電成像器ppt課件(已修改)
2025-05-18 04:13 本頁面
【正文】 三個基本部分： 光電變換部分 電子光學(xué)部分 電光變換部分 像管 變像管 像增強器 紫外光像 紅外光像 微弱光像 （微通道板） 光敏面 熒光屏 可見光像 （級連） 像增強管 光電轉(zhuǎn)換 信號存儲 掃描輸出 攝像管 電荷耦合器件 Charge Coupled Device 簡稱 CCD 體積小，重量輕，工作電壓和功耗都很低；耐沖擊性能好，可靠性高，壽命長， CCD背景介紹 電荷耦合器件 Charge Coupled Device 簡稱 CCD 體積小，重量輕，工作電壓和功耗都很低；耐沖擊性能好，可靠性高，壽命長， 主要內(nèi)容： 一 . CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理 二 . CCD的主要特性參數(shù) 三 . CCD攝像器件 CCD 電荷存儲 電荷轉(zhuǎn)移 電荷注入 電荷輸出 一 . CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理 特點 ： 以電荷作為信號 基本功能： 電荷的存貯和轉(zhuǎn)移 一 . CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理 1 CCD的單元結(jié)構(gòu) MOS結(jié)構(gòu) 單元－ 像素 由多個像素組成 線陣 ,金屬柵極是 分立的 ，氧化物與半導(dǎo)體是 連續(xù)的 ? 在柵極加正偏壓之前， P型半導(dǎo)體中的空穴（多子）的分布是均勻的 。 1）勢阱的形成 柵 極G金 屬氧 化 物半 導(dǎo) 體UG 0P? 當柵極施加正電壓 UG（此時 UG≤Uth）時，在電場的作用下，電極下Ｐ型區(qū)域里的多數(shù)載流子空穴 被排斥到襯底的底側(cè)，硅表面處留下不能移動的帶負電的粒子，產(chǎn)生 耗盡區(qū) 。 1）勢阱的形成 柵 極G金 屬氧 化 物半 導(dǎo) 體UG 0P 勢 阱 施加正電壓 空穴耗盡區(qū) 柵極正向電壓增加時，勢阱變深。 －－改變 UG， 調(diào)節(jié) 勢阱深度 1）勢阱的形成 柵 極G金 屬氧 化 物半 導(dǎo) 體UG 0P1）勢阱的形成 ? UG＞ Uth時，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢變得非常高，以致于將半導(dǎo)體內(nèi)的電子 (少子 )吸引到表面，形成一層極薄但電荷濃度很高的反型層（溝道）。 深度耗盡狀態(tài) N型 (P溝道） P型 (N溝道） UG＞ Uth時， 2）電荷的存儲 ? 耗盡區(qū)對于帶負電的電子來講是一個勢能很低的區(qū)域， 若注入電子， 電場則吸引它到電極下的耗盡區(qū)。 表面處構(gòu)成了對 于電子的 “ 陷阱 ” ，稱之為表面勢阱， 勢阱積累電子的容量取決于勢阱的 “ 深度 ” ，而表面勢的大小近似與柵壓 VG成正比。 MOS電容具有存儲電荷的能力 ? 當勢阱中填滿了電子 , 勢阱中的電子不再增加了，便達到穩(wěn)態(tài)（熱平衡狀態(tài)）。因此信號電荷的儲存必須在 達到穩(wěn)態(tài)之前完成。 dGox AUCQ ???電子 －－被吸入 勢阱 產(chǎn)生電子－空穴對 空穴 －－柵極電壓排斥 信號電荷的注入 （光注入、電注入） 光注入： 產(chǎn)生電子－空穴對 ? 勢阱內(nèi)吸收的 光電子數(shù)量 與入射光勢阱附近的 光強 成 正比 。一個勢阱所吸收集的若干個光生電荷稱為一個 電荷包 。 ? 光照射到光敏元上時，會產(chǎn)光生 電子 — 空穴 對，光生 電子 將被吸入勢阱 存儲 起來，空穴則被排斥到半導(dǎo)體的底側(cè) 。 電荷包的存儲 ? 通常在半導(dǎo)體硅片上制有成千上萬個相互獨立的 MOS光敏單元，如果在金屬電極上加上正電壓，則在半導(dǎo)體硅片上就形成成千上萬的個相互獨立的勢阱。如果此時照射在這些光敏單元上是一副明暗起伏的圖像 ，那么這些光敏元就會產(chǎn)生出一幅與光照強度相對應(yīng)的 光電荷圖像 。 4 信號電荷包的傳輸 1）通過控制相鄰 MOS電容柵極電壓高低來調(diào)節(jié)勢阱深淺，使信號電荷包
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