CCD的中信號(hào)電荷可以通過光注入和電注入兩種方式得到。光注入就是當(dāng)光照射CCD硅片時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對，其多數(shù)載流子被柵極電壓墳排開，少數(shù)載流子則被收集在勢阱中形成信號(hào)電荷。而所謂電注入，就是CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號(hào)電壓或電流進(jìn)行采樣，將信號(hào)電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷，在此僅討論的光注入法。
CCD利用光電轉(zhuǎn)換功能將投射到CCD上面的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)圖像，即電荷量與當(dāng)?shù)卣斩却笾鲁烧惹掖笮〔坏鹊碾姾砂臻g分布，然后利用移位寄存功能將這些電荷包自掃描到同一個(gè)輸出端，形成幅度不等的實(shí)時(shí)脈沖序列。其中光電轉(zhuǎn)換功能的物理基礎(chǔ)是半導(dǎo)體的光吸收。當(dāng)電磁輻射投射到半導(dǎo)體上面時(shí)，電磁輻射一部分被反射，另一部分透射，其余部分被半導(dǎo)體吸收。所謂半導(dǎo)體光吸收，就是電子吸收光子并從一個(gè)能態(tài)躍遷到另一個(gè)較高能級的過程。這里將要涉及的是價(jià)帶電子越過禁帶到導(dǎo)帶的躍遷，和導(dǎo)域雜質(zhì)或缺陷周圍的束縛電子到導(dǎo)帶的躍遷，它們分別稱為本征吸收和非本征吸收。CCD利用處于表面深耗盡狀態(tài)的一系列MOS電容器收集光產(chǎn)生的少數(shù)載流子。這些收集勢阱是相互隔離的。由此可見，光轉(zhuǎn)換成電的過程實(shí)際上還包括對空間連續(xù)的光強(qiáng)分布進(jìn)行空間上分離的采樣過程。
另外，襯底每吸收一個(gè)光子，反型區(qū)中就多一個(gè)電子，這種光子數(shù)目與存儲(chǔ)電荷的定量關(guān)系是CCD檢測器用于對光信號(hào)作定量分析的依據(jù)。
轉(zhuǎn)移到CCD輸出端的信號(hào)電荷在輸出電路上實(shí)現(xiàn)電荷/電壓的線性變換，稱之為電荷檢測。從應(yīng)用角度對電荷檢測提出的要求是檢測的線性、檢測的增益和檢測引起的噪聲。鐘對不同的使用要求，有幾種常用的檢測電路，如柵電容電荷積分器、差動(dòng)電路積分器以及帶浮置柵和分置柵放大器的輸出電路，這里就不一一講究了。 |
當(dāng)前位置：
