CCD传感器PPT学习教案

1、会计学1CCD传感器传感器2第1页/共20页3第2页/共20页4第3页/共20页5第4页/共20页6它是在P型Si衬底的表面上用氧化的办法生成一层厚度约1000埃-1500埃的SiO2，再在表面镀一层金属，在衬底与金属电极间施加偏置电压，就构成了一个MOS电容器。当光照射到MOS电容器上时，光子穿过透明电极及氧化层，进入P型Si衬底，衬底中处于价带的电子将吸收光子的能量而跃迁到导带第5页/共20页7光子进入衬底时产生的电子跃迁，形成电子-空穴对。在外加电场的作用下，电子-空穴对分别向电极两端移动，其中少数载流子流入势阱中形成信号电荷。产生信号电荷的数量直接与入射光的强度及曝光时间成正比；另外势

2、阱存储电荷的多少还与输入栅电极的电压有关。第6页/共20页82.电荷的转移CCD器件中存储在势阱中的电荷包能随栅极电压的变化作定向移动。第7页/共20页9 电荷最初存储在偏压为10V的电极(2)下边的深势阱里，其它电极上均加有大于某临界值电压V的较低电压(例如2V)。如果逐渐将电极(3)的电压由2V增加到10V，这时(2)、(3)两个电极下面的势阱具有同样的深度，并合并在一起，原先存储在电极(2)下面的电荷，就在两个电极下面均匀分布，如图 (b)所示第8页/共20页10然后，再逐渐将电极(2)的电压降到2V，使其势阱深度降低，如图 (c)所示，这时电荷全部转移到电极下面的势阱中，深势阱及电荷包

3、向右移动了一个位置。通过将一定规则变化的电压加到CCD各电极上，电极下的电荷包就能沿半导体表面按一定方向移动。第9页/共20页11通常把CCD电极分为几组，每一组称为一相，并施加相同的时钟脉冲。CCD内部结构决定其正常工作需要的脉冲。图所示的结构需要三相时钟脉冲(图d)。第10页/共20页122.电荷的检测电荷的检测是将转移的信号电荷转换成电信号的动作。实际使用的电荷检测方法有以下两种 （1）浮置扩散放大器 （2）浮置栅极放大器第11页/共20页13信号电荷包在外加驱动脉冲的作用下，在CCD移位寄存器中按顺序传送到输出级。当电荷包进入最后一个势阱中时，复位脉冲FR为正，场效应管T1导通，输出二

4、极管D处于很强的反响偏置之下，其结果电容C被充电到一个固定的直流电平Vcc上，源级跟随器T2的输出电平Vos被复位到一个固定的且略低于Vcc的正电平上，此电平称为复位电平。第12页/共20页14当FR正脉冲结束后，T1管截止，由于T1管存在一定的漏电流，这漏电流在T1管上产生一个小得压降，使输出电压有一个下跳，其下跳值称为馈通电压。当FR为正，F3也处于高电位时，信号电荷被转移到F3势阱中，由于VOG是一个比F3低的正电压,因此信号电荷仍被保存在势阱中,随FR正脉冲结束,并变得低于VOG时，信号电荷进入电容C后，立即使A点电位下降到一个与信号电荷量成比例的电位上。与此相应，T2管输电平Vos也随之下降，其下降幅度才是真正的信号电压。第13页/共20页15佳能数码单反相机佳能数码单反相机EOS D30EOS D30采用的采用的CMOSCMOS传感器传感器 尼康尼康D2XD2X上所使用的上所使用的CMOSCMOS 第14页/共20页16第15页/共20页17第16页/共20页18景景物物分分色色镜镜CCD彩色视觉彩色视觉传感器传感器取景器取景器电路电路放大