1、電荷耦合器件是在半導(dǎo)體硅片上制作成百上千萬個光敏元，一個光敏元又稱一個像素 ，在半導(dǎo)體硅平面上光敏元按線陣或面陣有規(guī)則地排列。 電荷存儲原理電荷存儲原理： 當(dāng)金屬電極上加正電壓時(shí)，由于當(dāng)金屬電極上加正電壓時(shí)，由于電場作用，電極下電場作用，電極下P型硅區(qū)里空型硅區(qū)里空穴被排斥入地成耗盡區(qū)。對電子穴被排斥入地成耗盡區(qū)。對電子而言，是一勢能很低的區(qū)域，稱而言，是一勢能很低的區(qū)域，稱“勢阱勢阱”。有光線入射到硅片上。有光線入射到硅片上時(shí)，光子作用下產(chǎn)生電子時(shí)，光子作用下產(chǎn)生電子空穴空穴對，空穴被電場作用排斥出耗盡對，空穴被電場作用排斥出耗盡區(qū)，而電子被附近勢阱（俘獲），區(qū)，而電子被附近勢阱（俘獲），此

2、時(shí)勢阱內(nèi)吸的光子數(shù)與光強(qiáng)度此時(shí)勢阱內(nèi)吸的光子數(shù)與光強(qiáng)度成正比。成正比。 一個一個MOSMOS結(jié)構(gòu)元為結(jié)構(gòu)元為MOSMOS光敏元或一個像素，把一個勢阱所收光敏元或一個像素，把一個勢阱所收集的光生電子稱為一個電荷包；集的光生電子稱為一個電荷包； CCDCCD器件內(nèi)是在硅片上制作成百上千的器件內(nèi)是在硅片上制作成百上千的MOSMOS元，每個金屬電元，每個金屬電極加電壓，就形成成百上千個勢阱；極加電壓，就形成成百上千個勢阱； 如果照射在這些光敏元上是一幅明暗起伏的圖象，那么這如果照射在這些光敏元上是一幅明暗起伏的圖象，那么這些光敏元就感生出一幅與光照度響應(yīng)的光生電荷圖象。些光敏元就感生出一幅與光照度響應(yīng)

3、的光生電荷圖象。 電荷耦合器件的光電物理效應(yīng)基本原理電荷耦合器件的光電物理效應(yīng)基本原理 分辨率不分辨率不同的圖象同的圖象比較比較 轉(zhuǎn)移柵光積分單元不透光的電荷轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)光積分區(qū)輸出轉(zhuǎn)移柵(a)(b)輸出對不同型號的CCD器件而言，其工作機(jī)理是相同的。不過，不同型號的CCD器件具有完全不同的外型結(jié)構(gòu)和驅(qū)動時(shí)序，在實(shí)際使用時(shí)必須加以注意。以TCD142D型CCD為例做簡單介紹 TCD142D是一種具有2048位像元的兩相線陣CCD器件 TCD142D有22個引腳，其中12個是空腳。圖中1A、2A、1B、2B均為時(shí)鐘端，SH為轉(zhuǎn)移柵，RS為復(fù)位柵，OS為信號輸出端，DOS為補(bǔ)償輸出端，SS為地，NC空

4、閑。 DOS是補(bǔ)償輸出單元的輸出端，用于檢取驅(qū)動（尤其是復(fù)位脈沖）對輸出電路的容性干擾信號，若將OS和DOS分別送到差分放大器的兩個輸入端，在輸出端將得到被放大的沒有干擾的光電信號。 TCD142D結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 圖中的光敏區(qū)有2110個像元構(gòu)成線型陣列，其中Dn 表示“啞元”，共有62個，前51個、后11個，被鋁膜遮蓋用于暗電流檢測。Sn表示中間2048個像元，用以感光，像元之間的中心間距是14m，光敏像元陣列總長為28672m。光敏元兩邊是轉(zhuǎn)移柵電極SH,轉(zhuǎn)移柵的兩側(cè)為CCD模擬移位寄存器，其輸出部分由信號輸出單元和補(bǔ)償輸出單元構(gòu)成。 CCD應(yīng)用技術(shù)是光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的高新技

5、術(shù)，作為一種非常有效的非接觸檢測方法，CCD被廣泛用于再線檢測尺寸、位移、速度、定位和自動調(diào)焦等方面。 CCD 光光源源 CCD 透透鏡鏡 玻玻璃璃平平臺臺 膠膠片片 反反射射鏡鏡 4 反反射射鏡鏡 3 反反射射鏡鏡 1 反反射射鏡鏡 2 反反射射鏡鏡 2 反反射射鏡鏡 1 反反射射鏡鏡 3 透透鏡鏡 CCD 反反射射平平臺臺 光光源源 原原稿稿 反射式掃描儀的光路圖反射式掃描儀的光路圖 透射式掃描儀的光路圖透射式掃描儀的光路圖 npfanpMLLpnabMfba 1111112lfafl 由發(fā)光二極管做光源，CCD做攝像機(jī)，每秒鐘兩次快門，信號發(fā)射到存儲器，存儲器取下后接入計(jì)算機(jī)將圖像進(jìn)行下載。 I1I2I0XAPNIL0A20A1IXL2121IIXL2121