CCD自动寻星系统解析.ppt

图形绘制 图片处理 图表设计 典型案例 * 自动寻星系统构成与原理 1 2 * CCD传感器 简介 CCD自动寻星系统 1 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 CCD（Charge Coupled Device 感光耦合组件）是贝尔实验室的发明的,由于它有光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送等功能,其集成度高、功耗低,因此得到飞速发展,是图像采集及数字化处理必不可少的关键器件。 CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS（金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列。在P型或N型硅衬底上生长一层很薄（约120nm）的二氧化硅,再在二氧化硅薄层上依次序沉积金属或掺杂多晶硅电极（栅极）,形成规则的MOS电容器阵列，再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 电荷耦合器件是在半导体硅片上制作成百上千个光敏元，一个光敏元又称一个像素，在半导体硅平面上光敏元按线阵或面阵有规则地排列。 CCD基本结构分两部分： 1.MOS（金属—氧化物—半导体）光敏元阵列； 2.读出移位寄存器。 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 常见的CCD 以及用到CCD的设备 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 1.信号电荷的产生 2.信号电荷的存贮 3.信号电荷的传输 4.信号电荷的检测 工作原理 CCD基本工作原理 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 1.信号电荷的产生 CCD工作过程的第一步是电荷的产生。CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体光电效应。 金属电极 氧化物 半导体 e- e- e- e- e- e- e- 光生电子 入射光 MOS电容器 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 2、信号电荷的存储 CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。当金属电极上加正电压时，由于电场作用，电极下P型硅区里空穴被排斥入地成耗尽区。对电子而言，是一势能很低的区域，称“势阱”。有光线入射到硅片上时，光子作用下产生电子—空穴对，空穴被电场作用排斥出耗尽区，而电子被附近势阱（俘获），此时势阱内吸的光子数与光强度成正比。 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 e- e- 势阱 入射光 MOS电容器 +UG e- e- e- e- e- e- +Uth e- e- 势阱 入射光 MOS电容器 +UG e- e- e- e- e- e- +Uth UG Uth 时 UG Uth 时 在栅极G电压为零时，P型半导体中的空穴的分布是均匀的。 当施加正偏压UG(此时UG小于p型半导体的闽值电压Uth)，空穴被排斥，产生耗尽区。 电压继续增加，则耗尽区将进一步向半导体内延伸。 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 CCD器件内是在硅片上制作成百上千的MOS元，照射在这些光敏元上是一幅明暗起伏的图象，那么这些光敏元就感生出一幅与光照度响应的光生电荷图象。 而CCD的分辨率指的是：ＣＣＤ中有多少像素，也就是ＣＣＤ上有多少感光组件，分辨率是图像传感器的重要特性。 （像素=分辨率长宽数值相乘，如：640X480=307200，就是30W像素） CCD分辨率主要取决于CCD芯片的像素数。 CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 CCD工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。 通过按一定的时序在电极上施加高低电平，可以实现光电荷在相邻势阱间的转移。 3、信号电荷的传输（耦合） CCD传感器简介 自动寻星系统构成与原理 CCD传感器简介 CCD未来发展方向 自动寻星系统构成与原理 每个光敏元（像素）对应有三个相邻的转移栅电极1、2、3,所有电极彼此间离得足够近,以保证使硅表面的耗尽区和电荷的势阱耦合及电荷转移。所有的1电极相连并施加时钟脉冲φ1,所有的2、