光電成像與ppt課件-在線瀏覽
2025-06-23 04:13本頁面
【正文】 基本工作原理 ?組成：光敏元、轉(zhuǎn)移柵、移位寄存器及一些輔助輸入、輸出電路。取樣結(jié)束后，各光敏元的電荷在轉(zhuǎn)移柵信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)移到 CCD內(nèi)部的移位寄存器相應(yīng)單元中。輸出信號(hào)可接到示波器、圖象顯示器或其他信號(hào)存儲(chǔ)、處理設(shè)備中，可對(duì)信號(hào)再現(xiàn)或進(jìn)行存儲(chǔ)處理。當(dāng)柵極 G施加正偏壓 UG之前（ UG=0）， P型半導(dǎo)體中的空穴（多數(shù)載流子）的分布是均勻的； ?當(dāng)柵極電壓加正向偏壓（ UGUth）后，空穴被排斥，產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓繼續(xù)增加，耗盡區(qū)進(jìn)一步向半導(dǎo)體內(nèi)延伸； ?當(dāng) UGUth時(shí) ，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢(shì)（表面勢(shì) ФS）變得如此之高，以至于將半導(dǎo)體體內(nèi)的電子（少數(shù)載流子）吸引到表面，形成電荷濃度極高的極薄反型層，反型層電荷的存在說明了 MOS結(jié)構(gòu)具有存儲(chǔ)電荷的功能。可以“勢(shì)阱”的概念來解釋。 MOS電容存儲(chǔ)信號(hào)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(chǔ)在偏壓為 20V的第二個(gè)電極下面的勢(shì)阱里，其他電極上均加有大于閾值得較低電壓（例如 2V）。原來在第二個(gè)電極下的電荷變?yōu)檫@兩個(gè)電極下勢(shì)阱所共有。 ?若此后第二個(gè)電極上的電壓由 10V變?yōu)?2V，第三個(gè)電極電壓仍為 10V，則共有的電荷轉(zhuǎn)移到第三個(gè)電極下的勢(shì)阱中，如圖 e。 2V 10V 2V 2V a 存有電荷的勢(shì)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(dòng)。如圖 f，為三相時(shí)鐘脈沖，此種 CCD稱為三相 CCD。 ?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。 ?以電子為信號(hào)電荷的 CCD稱為 N型溝道 CCD（工作頻率高） ,而以空穴為信號(hào)電荷的 CCD稱為 P型溝道 CCD。它有可分為正面照射式＆背面照射式。 ?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(shí)，輸入柵下溝道電流為： ? ? 22 UUUCLWI IGINGs ???? ?經(jīng)過 Tc時(shí)間注入后，其信號(hào)電荷量為： ? ? cIGINGs TUUUCLWQ 22 ???? ?Ф2 ID IG Ф2 Ф1 Ф3 Ф2 Ф3 Ф1 N+ PSi ?電壓注入法 與電流注入法類似，但輸入柵極 IG加與 Ф2同位相的選通脈沖，在選通脈沖作用下，電荷被注入到第一個(gè)轉(zhuǎn)移柵極 Ф2下的勢(shì)阱里，直到阱的電位與N+區(qū)的電位相等時(shí)，注入電荷才停止。 電荷注入量與時(shí)鐘脈沖頻率無關(guān)。 由反向偏置二極管收集信號(hào)電荷來控制 A點(diǎn)電位的變化，直流偏置的輸出柵極 OG用來使漏擴(kuò)散＆時(shí)鐘脈沖之間退耦，由于二極管反向偏置，形成一個(gè)深陷落信號(hào)電荷的勢(shì)阱，轉(zhuǎn)移到 Ф2電極下的電荷包越過輸出柵極，流入到深勢(shì)阱中。 (2)浮置擴(kuò)散放大器輸出 OG Ф1 Ф2 浮置擴(kuò)散 T1（復(fù)位管） T2（放大管） Rg UDD 圖 b 浮置擴(kuò)散放大器輸出 復(fù)位管在 Ф2下的勢(shì)阱未形成
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