CCD傳感器,CCD傳感器簡(jiǎn)介，原理，應(yīng)用
CCD是美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1969年發(fā)明的，與電腦晶片CMOS技術(shù)相似，也可作電腦記憶體及邏輯運(yùn)作晶片。CCD是一種特殊的半導(dǎo)體材料，它是由大量獨(dú)立的感光單元按照矩陣形式排列組成的。CCD的感光能力比PMT低，但近年來CCD技術(shù)有了長足的進(jìn)步。由于CCD的體積小、造價(jià)低，所以廣泛應(yīng)用于掃描儀、數(shù)碼相機(jī)及數(shù)碼攝像機(jī)中。目前大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)采用的圖像傳感器都是CCD。
CCD本身是不能分辨顏色的，所以，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要使用色彩濾鏡，一般情況下就是在CCD器件的濾鏡層涂上不同的顏色，其色塊按G-R-G-B(綠-紅-綠-藍(lán))的順序排列，使每一片濾鏡單元下的感光單元感應(yīng)不同的顏色。
例如，在一個(gè)130萬像素的CCD上，有325000個(gè)像素感應(yīng)紅色，325000個(gè)像素感應(yīng)藍(lán)色，650000個(gè)像素感應(yīng)綠色。在一個(gè)使用這種CCD的分辨率為1280x1024的數(shù)碼相機(jī)中，有640x512個(gè)紅色像素、640x512個(gè)藍(lán)色像素和640x1024個(gè)綠色像素，綠色像素多一點(diǎn)，是因?yàn)槿祟愌劬?duì)綠色的敏感性和對(duì)其它顏色不一樣。最后在記錄圖像時(shí)，每個(gè)像素的真實(shí)色彩就是它與周圍像素象混合的平均值。
電荷禍合器件 CCD的基本原理是在一系列 MOS電容器金屬電極上，加以適當(dāng)?shù)拿}沖電壓，排斥掉半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多數(shù)載流子，形成“勢(shì)阱”的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到信號(hào)電荷(少數(shù)載流子)的轉(zhuǎn)移。如果所轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷是由光像照射產(chǎn)生的，則 CCD具備圖像傳感器的功能;若所轉(zhuǎn)移的電荷通過外界注入方式得到的，則 CCD還可以具備延時(shí)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及邏輯運(yùn)算等功能。
電荷禍合器件 CCD 的基本原理與金屬一氧化物一硅(MOS)電容器的物理機(jī)理密切相關(guān)。
CCD的基本單元是MOS電容器，這種電容器能存貯電荷，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。以P型硅為例，在P型硅襯底上通過氧化在表面形成SiO2層，然后在SiO2 上淀積一層金屬為柵極，P 型硅里的多數(shù)載流子是帶正電荷的空穴，少數(shù)載流子是帶負(fù)電荷的電子，當(dāng)金屬電極上施加正電壓時(shí)，其電場(chǎng)能夠透過SiO2絕緣層對(duì)這些載流子進(jìn)行排斥或吸引。于是帶正電的空穴被排斥到遠(yuǎn)離電極處，剩下不能移動(dòng)的帶負(fù)電的少數(shù)載流子在緊靠SiO2層形成負(fù)電荷層（耗盡層），這種現(xiàn)象便形成對(duì)電子而言的陷阱，電子一旦進(jìn)入就不能復(fù)出，故又稱為電子勢(shì)阱。
