CCD的雛形是在N型或 P型硅襯底上生長一層二氧化硅薄層,再在二氧化硅層上淀積并光刻腐蝕出金屬電極,這些規(guī)則排列的金屬-氧化物-半導(dǎo)體電容器陣列和適當(dāng)?shù)妮斎?、輸出電路就?gòu)成基本的 CCD移位寄存器。
對金屬柵電極施加時(shí)鐘脈沖,在對應(yīng)柵電極下的半導(dǎo)體內(nèi)就形成可儲(chǔ)存少數(shù)載流子的勢阱??捎霉庾⑷牖螂娮⑷氲姆椒▽⑿盘?hào)電荷輸入勢阱。然后周期性地改變時(shí)鐘脈沖的相位和幅度,勢阱深度則隨時(shí)間相應(yīng)地變化,從而使注入的信號(hào)電荷在半導(dǎo)體內(nèi)作定向傳輸。CCD 輸出是通過反相偏置PN結(jié)收集電荷,然后放大復(fù)位,以離散信號(hào)輸出。
電荷轉(zhuǎn)移效率是 CCD最重要的性能參數(shù)之一,用每次轉(zhuǎn)移時(shí)被轉(zhuǎn)移的電荷量和總電荷量的百分比表示。轉(zhuǎn)移效率限制了CCD的最大轉(zhuǎn)移級(jí)數(shù)。
體溝道CCD的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理和表面溝道CCD略有不同。體溝道CCD又稱為埋溝CCD。所謂體溝道即用來存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移信號(hào)電荷的溝道是在離開半導(dǎo)體表面有一定距離的體內(nèi)形成。體溝道 CCD的時(shí)鐘頻率可高達(dá)幾百兆赫,而通常的表面溝道CCD只幾兆赫。
固體成像、信號(hào)處理和大容量存儲(chǔ)器是 CCD的三大主要用途。各種線陣、面陣像感器已成功地用于天文、遙感、傳真、卡片閱讀、光測試和電視攝像等領(lǐng)域,微光CCD和紅外CCD在航遙空感、熱成像等軍事應(yīng)用中顯示出很大的作用。CCD 信號(hào)處理兼有數(shù)字和模擬兩種信號(hào)處理技術(shù)的長處,在中等精度的雷達(dá)和通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
標(biāo)簽:簡要論述ccd的電荷耦合原理