《5.固体摄像器件.ppt

电荷的存储 CCD是利用电容存储电荷的功能来存储电荷的，所以CCD的基本单元是MOS（金属－氧化物－半导体）电容器，结构和原理如图 电荷的检测 电荷检测的结构主要有“电流输出”结构、“浮置扩散输出”结构和“浮置栅输出”结构，以“浮置扩散输出”结构为例介绍电荷检测的结构和原理 §7.2电荷耦合器件的分类 CCD摄像器件分为线阵器件和面阵器件，面阵器件又有黑白CCD和彩色CCD（单片CCD）摄像器件。 线阵CCD： 线阵器件分为双沟道传输和单沟道传输结构和原理如图 面阵CCD： 面阵CCD有行间转移结构、帧转移结构面阵CCD，结构如图，两种结构的CCD各有优点：前者转移次数少，后者的光敏区占空比大。线转移型面阵CCD间有前两种结构的优点，但电路复杂。 § 7.4 CCD 的基本参数 转移效率 ? 和转移损失率 ? ： 工作频率 a.工作频率下限由少数载流子的平均寿命?决定： f ? 1/(3?) b.工作频率上限与电荷在两个的电极之间的转移时间t的关系 f ? 1/(3t) 驱动脉冲频率 f 与转移损失率 ? 间的关系如下图 光谱响应： CCD的光谱响应是指等能量相对光谱响应。最大响应值归一化为100％所对应的波长，定义为峰值波长。响应为峰值处的10％的波长定义为截止波长。两个截止波长间的光谱称为响应光谱范围。Si衬底CCD的响应光谱范围在0.4～1.1?m，峰值约在0.7?m左右。 动态范围和线性度： 分辨率（MTF）： 用可分辨的电视线表示，与像元的尺寸和像元中心距成反比， 彩色CCD 彩色CCD 彩色CCD摄像机目前主要有三片式和单片式两种。 单片式彩色CCD的关键是滤色器阵列。滤色器阵列的制作有两种：滤色器阵列与CCD器件组合；直接将滤色器阵列制作CCD上。滤色器单元与CCD光敏单元对应。图所示是两种常用的滤色器形式，拜尔山方式和行间排列方式滤色器。 微光CCD 能够在10-1～10-4微弱光景物照度下正常摄像的CCD称为微光CCD。微光CCD有两类：单片式微光CCD和像增强型CCD。 Watt902K的技术参数 3.像增强型CCD: 像增强型微光CCD是将微光像增强器和CCD耦合器件， a.光纤光锥耦合方式－－ICCD b.中继透镜耦合CCD c.电子轰击CCD－－EBCCD ? 特点： ICCD结构简单、耦合效率高、调试方便；分辨率受光纤锥的限制，不会太高；中继透镜耦合CCD分辨率好，但耦合效率低； EBCCD结构简单、耦合效率高、暗电流小，因电子轰击形成CCD辐射损伤，寿命短、工艺难度高。 红外CCD－IRCCD －－－红外焦平面器件－IRFPA 红外焦平面器件将CCD的概念和技术引入红外波段形成的新型的红外探测器件，主要用于红外成像、红外有哪些信誉好的足球投注网站与跟踪系统，导弹寻的器、空间监视和红外对抗。 IRFPA的工作波段在1～3?m、 3～5?m、8～12?m的红外谱区。在300K背景条件下的工作，探测300K背景中温度变化0.1K的目标。 1.IRFPA的结构： 按结构IRFPA分为单片式和混合式，根据工作波段在1～3?m波段（HgCdTe），3～5?m波段（HgCdTe、InSd和PtSi），8～12?m波段（HgCdTe）。 （1）单片式IRFPA 单片式主要由三种类型： a.非本征单片IRFPA：光敏部分做在P型非本征材料上，转移部分做在Si衬底上，二者要经过渡层耦合。 工作时需要制冷；量子效率低；均匀性差。 b.本征半导体IRFPA：光敏部分和转移部分制作在同一块窄禁带本征半导体上，原理和结构与普通CCD相似。 优点：量子效率高；结构简单。 缺点：转移效率低（?＝0.9），响应均匀性差；外加电压低，存储容量小。 c.肖特基势垒单片式IRFPA：金属和半导体接触会形成肖特基势垒，在满足WMWS的条件下，由于电子的扩散界面附近形成内建电场，若金属中电子吸收光能，动能增加，在内建电场的作用下越过界面势垒进入半导体，形成信号电荷。Si衬底可以制成高性能的CCD转移机构。 优点：响应均匀性好，转移效率高。 缺点：量子效率低。 （2）混合式IRFPA 光敏阵列采用窄禁带本征材料制作，转移部分用Si材料。将两部分组合构成混合IRFPA，两部分电学连接分直接连接和间接连接。 直接