【正文】 N N P 基極 發(fā)射極 集電極 ? 光電三極管與光電二極管相比，具有較高的輸出光電流，但線性差。 ? 線性差 主要是由電流放大倍數(shù) ?的非線性所致 ? 在大照度時，光敏三極管不能作線性轉(zhuǎn)換元件，但可以作開關元件使用。 光電三極管的光照特性 光敏三極管的伏安特性 ? 硅光電三極管的光電流在毫安量級 ， 硅光電二極管的光電流 在微安量級 。 ? 在零偏壓時硅光電三極管沒有光電流輸出 ， 但硅光電二極管 有光電流輸出 。 ? 工作電壓較低時輸出電流有非線性 ， 硅光電三極管的非線 性更嚴重 。 （ 因為放大倍數(shù)與工作電壓有關 ） ? 在一定的偏壓下 ， 硅光電三極管的伏安曲線在低照度時間隔 較均勻 ， 在高照度時曲線越來越密 硅光電三極管 硅光電二極管 光敏三極管的溫度特性 ? 光電三極管 的光電流和 暗電流受溫度影響比 光電二極管 大得多 光敏三極管的 （ 調(diào)制 ） 頻率特性 光敏三極管的頻率特性受負載電阻的影響 ， 減小負載電阻可以提高頻率響應 。 一般來說 ， 光敏三極管的頻率響應比光敏二極管差 。 對于鍺管 ， 入射光的調(diào)制頻率要求在 5000Hz以下 ， 硅管的頻率響應要比鍺管好 。 光電耦合器件 ? 定義：發(fā)光器件與光接受器件的組合器件。 ? 類型： ? 光電耦合／隔離器：在電路之間傳遞信息，又能實現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲。 ? 光傳感器：用于檢測物體的位置或物體有無的狀態(tài)。 ? 發(fā)光器件：ＬＥＤ，ＬＤ，燈等 光接受器件：光電二極管／三極管，光電 池，光敏電阻。 CCD （ Charge Coupled Device） ? CCD是一種電荷耦合器件 (Charge Coupled Device) ? CCD的突出特點：是以 電荷 作為信號，而不同于其它大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號。 ? CCD的基本功能是 電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移 。 ? CCD工作過程的主要問題是信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測。 CCD的結(jié)構(gòu) ? MOS 光敏元：構(gòu)成 CCD的基本單元是 MOS(金屬 — 氧化物 — 半導體 )結(jié)構(gòu)。 （Ｐ／Ｎ型層） 電極 ? 在柵極加正偏壓之前， P型半導體中的空穴（多子）的分布是均勻的。 ? 加正偏壓后，空穴被排斥而產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓增加，耗盡區(qū)向內(nèi)延伸。 ? 當 UG＞ Uth時，半導體與絕緣體界面上的電勢變得非常高，以致于將半導體內(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。 ? 反型層電荷的存在表明了 MOS結(jié)構(gòu)存儲電荷的功能。 電荷存儲 電荷的轉(zhuǎn)移（耦合） ? ＣＣＤ主要由三部分組成：信號輸入、電荷轉(zhuǎn)移、信號輸出。 ? 輸入部分：將信號電荷引入到ＣＣＤ的第一個轉(zhuǎn)移柵極下的勢阱中，稱為電荷注入。 ? 電荷注入的方法主要有兩類：光注入和電注入 ? 電注入：用于濾波、延遲線和存儲器等。通過輸入二極管給輸入柵極施加電壓。 ? 光注入：用于攝像機。用光敏元件代替輸入二極管。當光照射 CCD硅片時，在柵極附近的半導體體內(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。 CCD的工作原理 PSi 輸入 柵 輸入二極管 輸出二極管 輸出 柵 SiO2 CCD的特點 ? 體積小，功耗低，可靠性高，壽命長。 ? 空間分辨率高，可以獲得很高的定位精度和測量精度。 ? 光電靈敏度高，動態(tài)范圍大，紅外敏感性強，信噪比高 。 ? 高速掃描，基本上不保留殘象 (電子束攝象管有 15~20％的殘象 ) ? 集成度高 ? 可用于非接觸精密尺寸測量系統(tǒng)。 ? 無像元燒傷、扭曲，不受電磁干擾。 ? 有數(shù)字掃描能力。象元的位置可由數(shù)字代碼確定，便于與計算機結(jié)合接口。 CCD的特性參數(shù) ? 像素數(shù)量， CCD尺寸，最低照度，信噪比等 ? 像素數(shù)是指 CCD上感光元件的數(shù)量。 44萬（ 768*576）、 100萬（ 1024*1024）、 200萬（ 1600*1200）、 600萬（ 2832*2128） ? 信噪比： 典型值為 46分貝 ? 感光范圍 — 可見光（可見光 CCD 、紅外 CCD） CCD按電荷存儲的位置分有兩種基本類型 表面溝道 CCD(簡稱 SCCD) ——電荷包存儲在半導體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏? 。 體溝道或埋溝道器件 (簡稱 BCCD) ——電荷包存儲在離半導體表面一定深度的體內(nèi)，并在半導體體內(nèi)沿一定方向傳輸。 CCD的類型 CCD的類型 ? 線陣ＣＣＤ ：光敏元排列為一行的稱為線陣，象元數(shù)從128位至 5000位以至 7000位不等，由于生產(chǎn)廠家象元數(shù)的不同，市場上有數(shù)十種型號的器件可供選用。 ? 面陣 CCD：器件象元排列為一平面，它包含若干行和列的結(jié)合。 ? 目前達到實用階段的象元數(shù)由 25萬至數(shù)百萬個不等，按照片子的尺寸不同有 1／ 3英寸、 l／ 2英寸、 2／ 3英寸以至1英寸之分。 線陣 CCD：一行，掃描；體積小，價格低； 面陣 CCD: 整幅圖像；直觀；價格高，體積大； 面陣 CCD芯片 二相驅(qū)動 視頻輸出 行 掃 描 發(fā) 生 器 輸出寄存器 檢波二極管 二相驅(qū)動 感光區(qū) 溝阻 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 感光區(qū) 存儲區(qū) 析像單元 視頻輸出 輸出柵 串行讀出 面型 CCD圖像傳感器結(jié)構(gòu) (a) (b) CCD器件 的應用 小型化黑白、彩色 TV攝像機（面陣 CCD應用最廣泛的領域） 日本松下 CDT型超小型 CCD彩色攝像機，直徑 17mm，長 48 mm，使用超小型鏡頭，重量 54g，深受歡迎。典型 TV用 IS尺寸： 7 9 mm2， 480 380像元。 傳真通訊系統(tǒng) 用 1024～ 2048像元的線陣 CCD作傳真機，可在不到一秒鐘內(nèi)完成 A4開稿件的掃描。 光學字符識別 IS代替人眼，把字符變成電信號，進行數(shù)字化，然后用計算機識別。 重慶大學 1985年的 CD1型 OCR機，識別率達 99． 9﹪ 廣播 TV 用 SSIS(Solid State Imaging Sensor固態(tài)圖象傳感器 )代替光導攝像管。 1986年柯達公司已推出 140萬素的 IS，尺寸 7 9 mm2，比電視圖象信號多 4倍以上。 工業(yè)檢測與自動控制（機器視覺應用） ①．在鋼鐵、木材、紡織、糧食、醫(yī)藥、機械等領域 作零件尺寸的動態(tài)檢測，產(chǎn)品質(zhì)量、包裝、形狀識別、表面缺陷或粗糙度檢測。 ②．在自動控制方面，主要作計算機獲取被控信息的手段。 ③．還可作機器人視覺傳感器。 可用于各種標本分析（如血細胞分析儀），眼球運動檢測， X射線攝像，胃鏡、腸鏡攝像等。 天文觀測 ①．天文攝像觀 ②．從衛(wèi)星遙感地面 如：美國用 5個 2048位 CCD拼接成 10240位長取代125mm寬偵察膠卷，作地球衛(wèi)星傳感器。 ③．航空遙感、衛(wèi)星偵察 如： 1985年歐洲空間局首次在 SPOT衛(wèi)星上使用大 型線陣 CCD掃描，地面分辨率提高到 10m。 軍事上其他應用：微光夜視、導彈制導、目標跟蹤、軍用圖象通信等。