光電成像與ppt課件(參考版)
2025-05-09 04:13本頁(yè)面
【正文】 隨著硅晶圓加工技術(shù)的進(jìn)步，CMOS的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有望超過 CCD，它在圖像傳感器中的應(yīng)用也將日趨廣泛。現(xiàn)在市售的視頻攝像頭多使用 CMOS作為光電轉(zhuǎn)換器件。 ?數(shù)碼相機(jī)從外觀看，也有光學(xué)鏡頭、取景器、對(duì)焦系統(tǒng)、光圈、內(nèi)置電子閃光燈等，但比傳統(tǒng)相機(jī)多了液晶顯示器（ LCD），內(nèi)部更有本質(zhì)的區(qū)別，其快門結(jié)構(gòu)也大不相同。 （ 5）暗電流 產(chǎn)生的主要原因： ? 耗盡的硅襯底中電子自價(jià)帶至導(dǎo)帶的本征躍遷； ? 少數(shù)載流子在中性體內(nèi)的擴(kuò)散； ? 來自 SiO2表面（硅中缺陷＆雜質(zhì)數(shù)目）引起的暗電流； ? SiSiO2界面表面的晶體缺陷＆玷污等； ? 溫度，溫度越高，暗電流越大。 (3)動(dòng)態(tài)范圍：由勢(shì)阱的最大電荷存儲(chǔ)量與噪聲電荷量之比決定。 面陣 CCD外形（續(xù)） 200萬和 1600萬像素的面陣 CCD 面陣 CCD外形（續(xù)） 面陣 CCD外形（續(xù)） ICCD的基本特性參數(shù) （ 1）光電轉(zhuǎn)換特性 良好，光電轉(zhuǎn)換因子可達(dá)到 %。像敏面將照在每一像敏面的圖像照度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樯贁?shù)載流子數(shù)密度信號(hào)存儲(chǔ)于像敏單元（ MOS電容）中，然后，再轉(zhuǎn)移到 CCD的移位寄存器（轉(zhuǎn)移電極下的勢(shì)阱）中，在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下順序地移出器件，成為視頻信號(hào)。故 t≤T/3，即 f ≤1/3t。 工作頻率 f （ 1）下限：為避免由于熱產(chǎn)生的少數(shù)載流子對(duì)注入信號(hào)的干擾，注入電荷從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極所用的時(shí)間必須小于少數(shù)載流子的平均壽命，對(duì)于三相 CCD,t 為：t=T/3=1/3f,故， f1/3ζ。 ? ?? ?01 QtQ???轉(zhuǎn)移損失率： ?? ?? 1ε(t) Q(0)/C 影響電荷轉(zhuǎn)移效率的主要因素為界面態(tài)對(duì)電荷的俘獲。當(dāng)信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到浮置柵下面的溝道時(shí)，在浮置柵上感應(yīng)出鏡像電荷，以此來控制 T2的柵極電位。 （ 3）浮置柵放大器輸出：如下圖。 UD RD Rg A OG Ф1 Ф2 放大 PSi 圖 a N+ 電流輸出：如圖 a。 電荷的檢測(cè) 信號(hào)電荷在轉(zhuǎn)移過程中與時(shí)鐘脈沖無任何電容耦合，而在輸出端需選擇適當(dāng)?shù)剌敵鲭娐芬詼p小時(shí)鐘脈沖容性的饋入輸出電路的程度。往下一級(jí)轉(zhuǎn)移前，由于選通脈沖的終止， IG的勢(shì)壘把 Ф2＆ N+的勢(shì)阱分開。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(shì)壘 PSi 背面照射式光注入 （ 2）電注入： CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)電壓或電流進(jìn)行采樣，將信號(hào)電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷 。 三、電荷的注入＆檢測(cè) ?電荷的注入 ?（ 1）光注入 ?當(dāng)光照射 CCD硅片時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，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(shì)阱中形成信號(hào)電荷。間隙長(zhǎng)度應(yīng)小于 3um。 ? CCD電極間隙必須很小，否則被電極間的勢(shì)壘所間隔。通常把CCD電極分為幾組，并施加同樣的時(shí)鐘脈沖。由此可見，深勢(shì)阱及電荷包向右移動(dòng)了一個(gè)位置。如圖 b＆ c。 ?設(shè) a圖為零時(shí)刻，經(jīng)過一段時(shí)間后，各電極的電壓發(fā)生變化，第二個(gè)電極仍保持 10V，第三個(gè)電極上的電壓由 2V變?yōu)?0V，因這兩個(gè)
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