第6章電荷耦合器件(編輯修改稿)
2025-09-03 11:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 阱內(nèi)的電荷也向右轉移了一位。如果不斷地改變電極上的電壓，就能使信號電荷可控地一位一位地順序傳輸。 CCD的電極結構： CCD中電荷的存貯和傳輸是通過改變各電極上所加電壓實現(xiàn)的 。 按照加在電極上的脈沖電壓相數(shù)來分 ，電極的結構可分為二相 、 三相 、 四相等結構形式 。 三相電阻海結構 二相硅 鋁交疊柵結構 四電極結構： 光注入 ： 正面和背面光照式 Qin=ηqNeoAtc 式中： η為材料的量子效率； q為電子電荷量； Neo為入射光的光子流速率； A為光敏單元的受光面積； tc為光的注入時間。 CCD工作過程分三部分 :信號輸入、電荷轉移和信號輸出部分。 輸入部分 的作用是將信號電荷引入到 CCD的第一個轉移柵下的勢阱中。引入的方式有兩種： 光注入 和 電注入 。 在濾波、延遲線和存儲器應用情況 攝像應用 電注入 機構由一個輸入二極管和一個或幾個輸入柵構成，它可以將信號電壓轉換為勢阱中等效的電荷包。 輸入柵施加適當?shù)碾妷?， 在其下面半導體表面形成一個耗盡層 。 如果這時在緊靠輸入柵的第一個轉移柵上施以更高的電壓 ，則在它下面便形成一個更深的耗盡層 。 這個耗盡層就相當于一個“ 通道 ” ， 受輸入信號調(diào)制的電荷包就會從輸入二極管經(jīng)過 “ 通道 ” 流人第一個轉移柵下的勢阱中 ， 完成輸入過程 。 輸出電流 Id與注入到二極管中的電荷量 QS的關系 Qs=Iddt (810) 輸出部分 由輸出二極管 、 輸出柵和輸出耦合電路組成 ， 作用是將 CCD最后一個轉移柵下勢阱中的信號電荷引出 。 浮置擴散放大器 (FDA)的讀出方法是一種最常用的 CCD電荷輸出方法。 它包括兩個 MOSFET，并兼有輸出檢測和前置放大的作用 ，它可實現(xiàn)信號電荷與電壓之間的轉換，具有大的信號輸出幅度 (數(shù)百毫伏 )，以及良好的線性和較低的輸出阻抗。 電荷耦合器件的分類 CCD器件按結構可分為兩大類：線陣 CCD和面陣 CCD。 最簡單的線陣 CCD是由一個輸入二極管 (ID)、 一個輸入柵(IG)、 一個輸出柵 (OG)、 一個輸出二極管 (OD)和一列緊密排列的 MOS電容器構成 ， 如下圖所示 。 1 線陣 CCD （ 1）電極是金屬的容易蔽光，即使是換成多晶硅，由于多層結構電極系統(tǒng)對入射光吸收、反射和干涉比較嚴重，因此光強損失大，量子效率低。 （ 2）電荷包轉移期間，光積分在繼續(xù)進行，使輸出信號產(chǎn)生拖影。 將光敏區(qū)和轉移區(qū)分開，構成單邊傳輸結構和雙邊傳輸結構。 單排傳輸結構是光敏區(qū)通過其一側轉移柵與 CCD移位寄存器相連。光敏元與 CCD轉移單元一一對應，二者之間設有轉移柵，移位寄存器上覆蓋有鋁遮光，光敏區(qū)像元由光柵控制，如左下圖所示
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