mos電容器工作原理-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 復(fù)合壽命很低，很容易復(fù)合 .圖中 λ 6表示的就是這種情況。 q ? pA24 25 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 電荷的生成 CCD的量子效率 QE是波長(zhǎng)的函數(shù) TH7834響應(yīng)曲線 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 電荷的生成 各種不同CCD的量子效率的比較 思考： CCD的窗口玻璃影響性能嗎？為什么？ 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 電荷的收集 CCD工作過程的第二步是電荷的收集，是將入射光子激勵(lì)出的電荷收集起來成為信號(hào)電荷包的過程。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 電荷的收集 MOS 電容器 MOS 電容器是所有 MOS(金屬 氧化物 半導(dǎo)體 ) 結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的，它是 CCD的構(gòu)成基礎(chǔ)；弄清楚這種結(jié)構(gòu)的原理對(duì)理解 CCD的工作原理是非常有用的。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 電荷的收集 MOS 電容器 二氧化硅 電極 N型硅 P型硅 光生電子－空穴對(duì) 耗盡區(qū) 埋溝電容是在 一個(gè) p型襯底上建造的；在 p型襯底表面上形成一個(gè) n型區(qū) (~1μm厚 )； 然后，生長(zhǎng)出一層薄的二氧化硅 (~ )；再在二氧化硅層上用金屬或高摻雜的多晶硅制作電極或柵極；至此完成了 MOS電容的制作。這種結(jié)構(gòu)還可以降低熱噪聲（暗電流）。其附近的電極處于低電位，形成了 勢(shì)壘 ，并確定了這個(gè)像元的邊界。 勢(shì)阱能容納的最多電荷稱為 滿阱電荷數(shù) 。 電荷的收集 MOS 電容器 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 像元邊界 電荷包 p型硅 n型硅 SiO2 絕緣層 電極結(jié)構(gòu) 像元邊界 入射的光子 光子入射到 CCD中產(chǎn)生電子空穴對(duì)， 電子向器件中電勢(shì)最高的地區(qū)聚集，并在那里形成電荷包。這個(gè)過程的時(shí)間常數(shù)稱為復(fù)合壽命，其大小取決于硅的質(zhì)量和摻雜的濃度。 擴(kuò)散長(zhǎng)度表示光生電子復(fù)合前移動(dòng)的平均距離。 小盆 虹吸泵 雨水量筒 CCD的工作過程類比說明 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 每個(gè)小盆接到的 雨水?dāng)?shù)量不同 類比中，雨滴表示光子； 收集的雨水表示 CCD探測(cè)的電荷 。 CCD的工作過程類比說明 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 倒空量筒 ? 然后將最靠近量筒小盆中的雨水通過虹吸泵導(dǎo)入量筒中測(cè)量它的數(shù)量。 倒空量筒 CCD的工作過程類比說明 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 倒空量筒 一行電荷測(cè)量結(jié)束。描述這個(gè)損失的參數(shù)稱為電荷轉(zhuǎn)移效率 (CTE) ?，定義為一次轉(zhuǎn)移中正確轉(zhuǎn)移電荷的百分比。 在串行寄存器的末端是片內(nèi)放大器 串行寄存器 的截面圖 成 像 區(qū) 串行移位寄存器 成像區(qū)下面是串行寄存器 (該區(qū)內(nèi)有水平電極 )。圖像區(qū)中這個(gè)圖案是重復(fù)的。 1 2 3 電荷的轉(zhuǎn)移 三相 CCD 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 1 2 3 時(shí)間滑尺 +5V 0V 5V +5V 0V 5V +5V 0V 5V 1 2 3 電荷的轉(zhuǎn)移 三相 CCD 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 1 2 3 +5V 0V 5V +5V 0V 5V +5V 0V 5V 1 2 3 電荷的轉(zhuǎn)移 三相 CCD 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 1 2 3 +5V 0V 5V +5V 0V 5V +5V 0V 5V 1 2 3 電荷的轉(zhuǎn)移 三相 CCD 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 1 2 3 +5V 0V 5V +5V 0V 5V +5V 0V 5V 1 2 3 電荷的轉(zhuǎn)移 三相 CCD 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 1 2 3 +5V 0V 5V +5V 0V 5V +5V 0V 5V 1 2 3 電荷的轉(zhuǎn)移 三相 CCD 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 +5V 0V 5V +5V 0V 5V +5V 0V 5V 1 2 3 1 2 3 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電荷包由右邊移出時(shí)，下一個(gè)電荷包由左邊移入。 OD OS RD R SW 復(fù)位 FET 相加阱 串行寄存器的末端 Vout 電荷的測(cè)量 測(cè)量過程由復(fù)位開始。 在這個(gè)期間，外部電路測(cè)量參考電平。 現(xiàn)在 CCD輸出結(jié)構(gòu)中，相加阱被輸出柵代替，作用相同。 Vout = G Qm/Cs 28 電荷的測(cè)量 等效電路 RD OD 節(jié)點(diǎn)電容 移位寄存器來 Cs= 一個(gè)電子電荷～ ?V 輸出信號(hào)： 1 復(fù)位脈沖過沖 2 參考電平 3 信號(hào)電平 G:輸出 FET增益 (1～ ) 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 電荷的測(cè)量 等效電路 CCD信號(hào)電平是浮起來的，真正的信號(hào)是信號(hào)電平與參考電平之差。在讀出噪聲中起主要作用的是復(fù)位噪聲。 ? CCD的輸出結(jié)構(gòu) 對(duì) CCD性能的影響至關(guān)重
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