【正文】 (a)所示。 及 90176。 金屬電極上加電壓脈沖嚴(yán)格滿足相位要求。 金屬氧化物 + 電子 勢阱界面勢 (2)電荷存儲原理 當(dāng)一束光照射到 MOS電容上時，襯底中處于價帶的電子將吸收光子的能量產(chǎn)生電子躍遷，形成電子－空穴對，電子－空穴對在外加電場的作用下，分別向電極兩端移動，這就是光生電荷。 P 型 半 導(dǎo) 體勢阱S i O2電極U 與此同時，氧化層與半導(dǎo)體界面處的電動勢發(fā)生變化，在耗盡層中電子能量從體內(nèi)到界面由高向低彎曲，如圖 b所示。 ? 主要問題：信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測。 因其能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺功能的擴(kuò)展，能給出直觀、真實(shí)、多層次、多內(nèi)容的可視圖像信息，圖像傳感器在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 CCD的基本工作原理 CCD（ Charge Couple Devices，電荷耦合器件）可以把光信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，每一個脈沖只反映一個光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到了圖象傳感器的作用。 在 P型硅襯底上生長一層 SiO2,再在 SiO2層上沉積金屬鋁作為柵極構(gòu)成 MOS結(jié)構(gòu)，它是 CCD器件的最小工作單元。表面勢阱中的自由電荷稱為電荷包。 當(dāng)外加電壓一定時，勢阱的深度隨勢阱中的電荷量的增加而線性減少。 通常 CCD有二相、三相、四相等幾種結(jié)構(gòu)，它們所施加的時鐘脈沖也分別為二相、三相、四相。 時鐘脈沖驅(qū)動 ,如下圖所示 。若照射在這些光敏元上是一幅明暗不同的圖像 ,那么這些光敏元就會感生出一幅光照強(qiáng)度相應(yīng)的光生電荷圖像 ,一幅光圖像就轉(zhuǎn)變成了電圖像。光注入方式又可分為正面照射式和背面照射式。不同信號電荷包的大小轉(zhuǎn)換為信號對脈沖幅度的調(diào)制，即 CCD輸出調(diào)幅信號脈沖列。線陣 CCD圖像傳感器有兩種基本形式，即單溝道線陣 CCD圖像傳感器和雙溝道線陣圖像傳感器。 N N 1 N 2 光敏區(qū) 轉(zhuǎn)移區(qū)CCD???P??? t????S? G1???????????????? 1 ? 2 ? 3 ? 4 G0 U1 U2 S0 VD1 輸出 ? R DR D0 CCD圖像傳感器 面陣 CCD圖像傳感器的感光單元呈二維矩陣排列，能檢測二維平面圖像。這種結(jié)構(gòu)時鐘電路簡單，拖影問題比行傳輸小。特性曲線的拐點(diǎn) G所對應(yīng)的曝光量 ES稱為飽和曝光量，所對應(yīng)的輸出電荷 QSAT稱為飽和輸出電荷。 CCD器件暗電流越小越好。噪聲顆粒越小越好。 下圖為 MOS單通道線型固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，由感光區(qū)和傳輸區(qū)兩部分組成，感光區(qū)由一列光敏單元組成，傳輸區(qū)由轉(zhuǎn)移柵及一列移位寄存器組成。 不難看出，此種測試方法的精度取決于平行光的準(zhǔn)直程度和 CCD像元尺寸的大小。對于自發(fā)光被測物，如熱扎鋼管，常用窄帶濾光片濾除鋼管的可見光和紅外光輻射，再選用較短波長的光源作照明，以適應(yīng) CCD光譜響應(yīng)特性的要求。 驅(qū)動電路 處理電路 計(jì)算機(jī) 分類控制CCD 分類箱 郵件 寫有郵政編碼的信封放在傳送帶上，傳感器光敏元的排列方向與信封的運(yùn)動方向垂直，光學(xué)鏡頭將編碼的數(shù)字聚焦到光敏元上。 本章重點(diǎn) 1. 掌握 CCD的工作原理 2. 了解固態(tài)圖像傳感器的應(yīng)用 。 讀出的數(shù)字經(jīng)二值化等處理，與計(jì)算機(jī)中存儲的數(shù)字特征比較，最后識別出數(shù)字碼。由于 CCD輸出信號是以脈沖計(jì)數(shù)表示，其測量精度與邊緣信號檢測精度有關(guān)，而對光源的穩(wěn)定性要求不高，當(dāng)光源的光強(qiáng)在20％范圍內(nèi)變化時，對其測量結(jié)果沒有明顯影響。在實(shí)際應(yīng)用中常常通過計(jì)算機(jī)處理，對測量值進(jìn)行修正，以使測量結(jié)果更接近于實(shí)際，這在一定程度上降低了對光源的苛求。 MOS圖像傳感器 MOS圖像傳感器又稱自掃描光電二極管陣列（ Self Scanned Photodiode Array，簡稱 SSPA）。 其它類型的圖像傳感器 電荷注入器件（ CID ） CID是一種電荷注入器件（ ChargeInjected Device），其基本結(jié)構(gòu)與 CCD相似，也是一種MOS結(jié)構(gòu)，當(dāng)柵極上加上電壓時，表面形成少數(shù)載流子（電子）的勢阱，入射光子在勢阱鄰近被吸收時，產(chǎn)生的電子被收集在勢阱里，其積分過程與CCD一樣。 ? 極限分辨率 fm 極限分辨率 fm 是指人眼能夠分辨的最細(xì)線條數(shù)，通常用每毫米線對數(shù)來表示（一黑一白線條為一線對）。 二、靈敏度 圖象傳感器的靈敏度是指單位發(fā)射照度下，單位時間、單位面積發(fā)射的電量，即 WmA , t N A H s／單位為子數(shù)時間內(nèi)上能收集