CCD傳感器代表電荷耦合器件。CCD傳感器是一個集成的半導體系統(tǒng)，它可以將光子轉(zhuǎn)換成電子，然后將這些光產(chǎn)生的電荷包從原來的位置移動到傳感器的輸出引腳。如果你認為CCD傳感器是一個奇怪的圖像傳感器的名字，你是對的。這個術(shù)語僅指移動電荷的系統(tǒng)，所以在這種情況下，CCD傳感器實際上是指電荷耦合光敏器件。
研究人員最初將CCD傳感器作為一種在計算機系統(tǒng)中存儲信息的新方法進行研究，后來他們意識到這種技術(shù)可以用于光學檢測應用。這可以解釋為什么術(shù)語CCD傳感器意味著成像設備，但不包括任何明確的成像參考。
CCD傳感器結(jié)構(gòu):下圖讓你大致了解CCD傳感器是如何構(gòu)造的，以及在半導體層面上發(fā)生了什么。
1.像素的光電二極管響應入射光產(chǎn)生電勢。隨著時間的推移，光強與累積電荷的關系一開始是線性的，但隨著像素接近飽和就變成非線性的了?，F(xiàn)代CCD傳感器使用釘扎光電二極管，它包括一個圖中未顯示的薄p+層。
2.電子在二極管下方的P型硅中的勢阱中積累。
3.勢阱是通過施加正電壓產(chǎn)生的物理區(qū)域。使用術(shù)語阱是因為該正電壓吸引電子并排斥空穴，從而形成光生電子將流動的區(qū)域。
4.通過施加0 V或負電壓來創(chuàng)建一個勢壘。阻礙電子的運動。
5.施加于傳輸門的時鐘信號導致連續(xù)產(chǎn)生阱和勢壘，這是CCD傳感器將離散光生電荷包從單個像素引導至傳感器輸出的基本機制。
6.復位柵極是一種清除像素中累積電荷的手段。重置和耗盡將在本文后面返回。
