[理學(xué)]現(xiàn)代傳感技術(shù)第3章-在線瀏覽
2024-12-03 21:19本頁面
【正文】 這類器件稱為表面溝道 CCD器件（簡稱 SCCD）； ? 另一種是電荷包存儲在離半導(dǎo)體表面一定深度的體內(nèi)，并在半導(dǎo)體體內(nèi)沿一定方向轉(zhuǎn)移，這類器件稱為體溝道或埋溝道器件（簡稱 BCCD） . ?一個完整的 CCD器件由光敏單元、轉(zhuǎn)移柵、移位寄存器及一些輔助輸入、輸出電路組成。這種電容器能存儲電荷，其結(jié)構(gòu)如圖 31所示。 ? MOS電容器上的電壓愈高，產(chǎn)生的勢阱愈深，當(dāng)外加電壓一定，勢阱深度隨阱中的電荷量增加而線性減小。 ? 在 MOS電容緊密排列，使相鄰的 MOS電容勢阱相互 “ 溝通 ” ，即相鄰 MOS電容兩電極之間的間隙足夠小，且當(dāng)改變相鄰 MOS兩電極的電壓值時，在信號電荷自感生電場的庫侖力推動下，就可使信號電荷由淺處流向深處，實(shí)現(xiàn)信號電荷轉(zhuǎn)移。 ? 三相 CCD的結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 二相 CCD的結(jié)構(gòu)及工作原理 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD的 MOS結(jié)構(gòu)及存儲電荷原理 ? ? CCD的信號電荷讀出方法一般有兩種：輸出二極管電流法和浮置柵 MOS放大器電壓法。 CCD攝像器件的優(yōu)劣評判標(biāo)準(zhǔn)，就是采用這些參數(shù)衡量。它的光電轉(zhuǎn)換特性與硅靶攝像管相似，具有良好的線性。紅外 CCD器件用多元探測器陣列替代可見光CCD圖像器件的光敏元部分，光敏元部分用的主要光敏材料有InSb、 PbSnTe和 HgCdTe等，其光譜范圍延伸至 3~5mm和8~14mm。 CCD器件動態(tài)范圍一般在 103~104數(shù)量級。暗電流的大小與光積分時間、周圍環(huán)境密切相關(guān)，通常溫度每上升 30~35℃ ，暗電流提高約一個數(shù)量級。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD圖像傳感器基本特征參數(shù) ? ? 分辨率是圖像器件的重要特性，常用調(diào)制傳遞函數(shù) MTF ( Modulation Transfer Function)來評價。 ? MTF定義為：歸一化的無量綱的零空間頻率下的調(diào)制深度的值。 ? 線陣 ? 可以直接將接收到的一維光信號轉(zhuǎn)換成時序的電信號輸出，獲得一維的圖像信號。 ? 所以用線陣 CCD對勻速運(yùn)動物體進(jìn)行掃描成像是非常方便的。 ? 面陣 CCD ? 面陣 CCD是二維的圖像傳感器，它可以直接將二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號輸出。 ? 采用 CMOS技術(shù)可以將光電攝像器件陣列、驅(qū)動和控制電路、信號處理電路、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、全數(shù)字接口電路等完全集成在一起，可以實(shí)現(xiàn)單芯片成像系統(tǒng)，這已成為當(dāng)前一個研究熱點(diǎn)。 圖示為 CMOS圖像傳感器的光譜響應(yīng)特性曲線。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CMOS圖像傳感器的性能指標(biāo) ? ? 填充因子是指光敏面積對全部像敏面積之比，它對器件的有效靈敏度、噪聲、時間響應(yīng)、模傳遞函數(shù) MTF等的影響很大。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CMOS圖像傳感器的性能指標(biāo) ? ? CMOS圖像傳感器的噪聲來源于其中的像敏單元的光敏二極管、用于放大器的場效應(yīng)管和行、列選擇等開關(guān)的場效應(yīng)管。此外，由光敏二極管陣列和場效應(yīng)晶體管電路構(gòu)成 CMOS圖像傳感器時，還可能產(chǎn)生新的噪聲。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶典型 CMOS圖像傳感器 ? 以 FillFactory公司的 IBIS4 SXGA型 CMOS成像器產(chǎn)品為例。 ? 它的特點(diǎn)是： ? 像素尺寸小 ? 填充因子大 ? 光譜響應(yīng)范圍寬 ? 量子效率高 ? 噪聲等效光電流小 ? 無模糊（ Smear）現(xiàn)象 ? 有抗暈?zāi)芰? ? 可做取景控制 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶典型 CMOS圖像傳感器 ?成像器件的原理結(jié)構(gòu) 圖 325 SXGA圖像傳感器原理結(jié)構(gòu)圖 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶典型 CMOS圖像傳
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