物理半导体器件chapter第七章电荷转移

chargeTransfer

BBDBucketbrigadedeviceTheBucketBrigadeDeviceBBDchipwasinventedbyF.SangsterandK.TeeratthePhilipsResearchLabsbetween1968-1969.Thisaffordablesolidstatedeviceprovidesignaldelayandsoonfoundmanyapplicationsinawiderangeofproducts,speciallyguitareffectsbeingamidpointbetweenthebulkyoldpure ogdelaycircuitsbasedinmagnetictapeandthemoderndigitalsystemsbasedin ogtoDigitalconvertersandsignalprocessors.guitar 年代初由贝尔 维拉 月日，2009 CCD的基本结构是一种密排MOS二极管阵列，MOS二极管 于是建立起一个更深的势阱，的电荷 图7-2三相CCD的基本动

一、表面势阱及电荷传WWm s)21qN22NAi 扫向表面处形成反型层，空穴扫向内部填充（中和）固图7-3表面势阱示意图（a）表面势阱（b）信息电荷 和传 且Q信-qs。若Q信Qm信，则Q信溢出势阱。二、SCCD（表面CCD）工作原工作原三、BCCD（体内CCD）工作原在n层全耗尽的条件下，若加＋VG＋VG<SD有部分电力线指向栅极（感生负电荷），电场（x），电势V（x）发生变化，如图所示，最高电势Vm移入体内x1处，即能带极小值出现在体内控制各栅极时钟脉冲，可优缺点（与SCCD比较 Qp

1层击穿电场决定的由mVGEm

(SiO2 原因预先用小直偏压产生背景电荷填充界面态，以降低Q信损 2n

（产生率：n/2n ni

Q n(1n(1)N(1N)e有部分Q信填充界面态和体内陷阱，损失率，经N“胖零模式”：预先用小直偏压产生背景电荷填充用“胖零模式”可大大地降低NJ

nE＝Eys＋ 帮助CCD具备色彩辨识的能力。回到 ，CCD本身仅是光与电感应器，透过分色滤片，CCD可以分开感应不目前CCD有两种分色方式：一是RGB原色分色法，另一个则是CMYG补色分色法，这两种方法各有利弊，过 是原色CCD的天下。补色CCD由多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比 较高的感度，一般都可设定在800以上。这层主要是负责将滤色层的到影像处理，将影像还原个部份可以说CCD真正的部份，CCD。被称为画Pixel（Photodiodes）感份，Gate区有一部份被用作电子快门 ChargeDrain，也有称为ShieldedShiftRegisters，中文或可翻为电荷 分解CCD结构可以发现，为了帮助CCD能够组合呈彩色影像，网片所组成（三原色CCD），亦有补色CCD（为CMYGY黄色）。每一个CCD组件由上百万个MOS电容所构成（光点的多寡端看CCD加入电压，这些电子和电洞会被转移到不同极性的另一个硅层暂存起 。这些强弱不一的电荷讯号，会先被送入一个QV（Electrontovoltageconverte）之中，将电荷转换成电压；A/D模拟数字讯号转换器（ADC ogtoDigitalCCD工作方图右：阶段二，外加电压将CCD图左：阶段三，电荷转换成电压，电压经ADC判读数字讯号/CCD的工作原CCD的ADC转换电压至数字讯号示意ADCADC位处理ADC位数的多寡将决定画质的精细程度，目前SONY量产位之ADC，多数的数字相机都可达到位以上CCD类同类型的CCD：Linear线性、Full-FrameFrame-TransferLinear线 是一行行组成，所以速度较使用2维CCD的数字相机来得慢。这型CCD大多用于平台式InterlineTransfer扫描CCD的步骤就如同前面所介绍的相同，IL型CCD的优点在于后即可将电荷于缓存器中，组件可以继续拍摄下一张，因此速积，因此动态范围（DynamicRange-系统最亮与于速度快、成本低，市面上超过8成以上的数字相机都采用IL型CCD为感光组件全景Full-全像CCD则是一种架构更简单的感光设计。有鉴于IL的缺点，FF 过程和Interline相同，不过感光和电荷输出过程是分开。因此，使用FFCCD的数字相机在传 扰。这也意味着FF必须使用机械快门（无法使用IL的电子CLOCK快门)，同时也限制了FFCCD的连续拍摄能力。Full-FrameCCD大多被用在顶级的数码相机上。Frame-Transfer全全传CCD的架构则是介于IL和FF之间的产品，它分成两个部分 区。整体来说Frame-TransferCCD非常的类似Full-FrameCCD，它的特点在于直接规划了一个大型暂存区。一旦FTCCD运作，它可以迅速将电荷转 。FTCCD主要是由荷兰Philips公司开发，后来技术移转给SANYO公司发展成VPMIX技术。三洋对VPMIX的改良相当成拍摄速度-在动画运用上非常出色）。此外，FT型CMOS也被彩色CCD的分色原以GRGB原 色片，例如：Y黄色，就阻挡了蓝光的 块，也因此补色CCD可以吸收 彩色CCD的插彩色CCD在分色计算程序过程中，如果一张数字的色，CCD取样完成后，影像处理引擎必须进入『插值之中，使其构成完整各100％的RGB三原色 CCDISOCCDISO感光能力— CCD提高ISO的能力通常分为硬体和软件处理上的设计，例：简化来自特定区域CCD上的画素信号来提高ISO表现（因为真』大感光面积的方式，所以ISO越高就必须相对的降低分辨率-见下图），但这也相对的降低了影像的色调范围。而软件 CCDISO感光能力—决定因 机最大的ISO值主要是取决于最低的可接受的信噪比）S/N最大关键乃是位于CCD组件中的『电极暗电流-Blacklevel』电荷。CCDISO感光能力—电极暗电流定S/N的强度还会随温度增高而增加（每增加 可能增加1倍）。因此，在连续施加电源过久的情况下说CCD会忠实的反应其结果，就是 CMOS图像传感器简 CMOSImageSensorCMOS图像传感器是利用CMOS工艺制造的图像传感器，主要利用了半导体的光电效应。和CCD的CMOSA/D转换电路，过多的彩色CCD和CMOS差异分析-分辨率差CMOS每个画素的结构比CCD复杂，其感光开口不及CCD界的CMOS光原件已经可达到1400万画素/全片幅的设计，CMOS术在良率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的CMOS每个感光二极管旁都搭配一个ADC放大器，如果以百万画素计，那么就需要百万个以上的ADC放大器，虽然是统