光電成像與ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 04:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 區(qū) 反型層 uGuth uGuth uG=0 ФS UG P型硅雜質(zhì)濃度Nd=1021m3 反型層電荷QINV=0 Uth= 表面勢與柵極電壓的關(guān)系 ФS QINV dox= dox= UG=15V UG=10V 表面勢與反型層電荷密度的關(guān)系 曲線的直線特性好，說明兩者有著良好的反比例線性關(guān)系。可以“勢阱”的概念來解釋。 u0 10V 10V UG=5V UG=10V UG=15V 空勢阱 填充 1/3勢阱 全滿勢阱 電子被加有柵極電壓的 MOS結(jié)構(gòu)吸引到勢能最低的氧化層與半導(dǎo)體地交界面處。 MOS電容存儲信號電荷的容量為： Q=Cox?UG?A 二、電荷耦合 ?假定開始有一些電荷存儲在偏壓為 20V的第二個電極下面的勢阱里，其他電極上均加有大于閾值得較低電壓（例如 2V）。 ?設(shè) a圖為零時刻，經(jīng)過一段時間后，各電極的電壓發(fā)生變化，第二個電極仍保持 10V，第三個電極上的電壓由 2V變?yōu)?0V，因這兩個電極靠的很近（幾個微米），它們各自的對應(yīng)勢阱將合并在一起。原來在第二個電極下的電荷變?yōu)檫@兩個電極下勢阱所共有。如圖 b＆ c。 ?若此后第二個電極上的電壓由 10V變?yōu)?2V，第三個電極電壓仍為 10V，則共有的電荷轉(zhuǎn)移到第三個電極下的勢阱中，如圖 e。由此可見，深勢阱及電荷包向右移動了一個位置。 2V 10V 2V 2V a 存有電荷的勢阱 b 2V 10V 2V 10V 2V 2V 10V 10V 2V 2V 10V 2V 10V 2V 2V 2V 10V 2V c d e f Ф1 Ф2 Ф3 ?通過將一定規(guī)則變化的電壓加到 CCD各電極上，電極下的電荷包就能沿半導(dǎo)體表面按一定方向移動。通常把CCD電極分為幾組，并施加同樣的時鐘脈沖。如圖 f，為三相時鐘脈沖，此種 CCD稱為三相 CCD。 ? CCD電極間隙必須很小，否則被電極間的勢壘所間隔。 ?產(chǎn)生完全耦合條件的最大間隙一般由具體電極結(jié)構(gòu)，表面態(tài)密度等因素決定。間隙長度應(yīng)小于 3um。 ?以電子為信號電荷的 CCD稱為 N型溝道 CCD（工作頻率高） ,而以空穴為信號電荷的 CCD稱為 P型溝道 CCD。 三、電荷的注入＆檢測 ?電荷的注入 ?（ 1）光注入 ?當(dāng)光照射 CCD硅片時，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。它有可分為正面照射式＆背面照射式。其光注入電荷： 材料的量子效率 入射光的光子流速率 0ATqQ eonIP ?? ?光敏電壓的受光面積 U+ U+ 勢壘 PSi 背面照射式光注入 （ 2）電注入： CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號電壓或電流進行采樣，將信號電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號電荷 。 ?電流注入法 ID uIN uID N+ IG Ф1 Ф2 Ф3 Ф2 P ID為源極， IG為柵極 ,而 為漏極，當(dāng)它工作在飽和區(qū)時，輸入柵下溝道電流為： ? ? 22 UUUCLWI IGINGs ???? ?經(jīng)過 Tc時間注入后，其信號電荷量為： ? ? cIGINGs TUUUCL
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