光电子器件第六章ccd和cmos.pptVIP

第6章 ccd和cmos成像器件; 1954年投放市场的高灵敏视像管（Vidicon）基本具有了成本低，体积小，结构简单的特点，使广播电视事业和工业电视事业有了更大的发展。 1965年推出的氧化铅视像管(Plumbicon)成功地取代了超正析像管，发展了彩色电视摄像机，使彩色广播电视摄像机的发展产生一次飞跃。诞生了1英寸，1/2英寸，甚至于1/3英寸（8mm）靶面的彩色摄像机。然而，氧化铅视像管抗强光的能力低，余辉效应影响了它的采样速率。 1976年，又相继研制出灵敏度更高，成本更低的硒靶管（Saticon）和硅靶管（Siticon）。不断满足人们对图像传感器日益增长的需要。 1970年，美国贝尔电话实验室发现的电荷耦合器件（CCD）的原理使图像传感器的发展进入了一个全新的阶段，使图像传感器; ;6.1.2 图像传感器的分类 ; 例如广播电视系统中遵循的规则被称为电视制式。数字图像传输与处理过程中根据计算机接口方式的不同也规定了许多种类的制式。;; CCD的MOS结构;;;;６．2.３ 电荷耦合原理 ; ;6.2.4 CCD的电极结构 ;2. 三相电阻海结构 ;3. 三相交叠硅栅结构 ;4. 二相硅-铝交叠栅结构 ;5. 阶梯状氧化物结构 ;6. 四相CCD ;6.2.5转移信道结构 体沟道CCD （BCCD) ;6.2.6 通道的横向限制 　　　如果电极间距较大，势阱形状将发生弯曲变化，会使信号电荷漏出，外面的电荷也会漏进来。为了限制势阱的横向范围，形成一个高势能的位垒，将沟道与沟道隔开。目前的横向限制工艺有沟阻扩散和氧化物台阶法。 １、加屏蔽电场： 　　　在屏蔽极上施以与栅极极性相反的电压，以吸收多子，造成多子在耗尽层内横向边界上的堆积，以限制耗尽层区的横向扩展。 ２、氧化物台阶法： 　　　氧化物越厚，表面势越小，势阱越浅。使耗尽层以外的氧化层厚度加厚，保证它下面不会深耗尽，自动限制了势垒的高度 ３、沟阻扩散法： 　　　利用掺杂浓度越高，表面势越小，势阱越浅，在同一珊压下，局部掺杂浓度不同。 ;6.2.6. 电荷的注入和检测 ;（2 ） 电注入 (1) 电流注入法 (2) 电压注入法 ;（3）电荷的检测(输出方式) ;6.4 CCD的特性参数 （1） 电荷转移效率η和电荷转移损失率ε ;（2） 驱动频率 ;;;线型CCD图像传感器工作过程 　 线型CCD图像传感器由一列光敏元件与一列CCD并行且对应的构成一个主体,在它们之间设有一个转移控制栅,如图所示。在每一个光敏元件上都有一个梳状公共电极,由一个P型沟阻使其在电气上隔开。当入射光照射在光敏元件阵列上,梳状电极施加高电压时,光敏元件聚集光电荷,进行光积分,光电荷与光照强度和光积分时间成正比。 在光积分时间结束时,转移栅上的电压提高(平时低电压),与CCD对应的电极也同时处于高电压状态。然后,降低梳状电极电压，各光敏元件中所积累的光电电荷并行地转移到移位寄存器中。当转移完毕,转移栅电压降低,梳妆电极电压回复原来的高电压状态,准备下一次光积分周期。同时,在电荷耦合移位寄存器上加上时钟脉冲,将存储的电荷从CCD中转移,由输出端输出。这个过程重复地进行就得到相继的行输出,从而读出电荷图形。 ;线型CCD摄像器件的两种基本形式 ;(2) 双沟道线阵CCD;实用的线型CCD图像传感器为双行结构，如图（b）所示。单、双数光敏元件中的信号电荷分别转移到上、下方的移位寄存器中，在控制脉冲的作用下，自左向右移动，在输出端交替合并输出，就形成了原来光敏信号电荷的顺序。;;(1) 帧转移面阵CCD ;(2) 行间转移型面阵CCD ;(3)线转移型面阵CCD ;６.６ CMOS图像传感器 ; ;图像信号的输出过程可由下图图像传感器阵列原理图更清楚地说明。 ;2. CMOS成像器件的像敏单元结构 ;　　主动式像敏单元结构的基本电路如图所示。从图可以看出，场效应管V1构成光电二极管的负载，它的栅极接在复位信号线上，当复位脉冲出现时，V1导通，光电二极管被瞬时复位；而当复位脉冲消失后，V1截止，光电二极管开始积分光信号。 ;６.７、CMOS与CCD图像传感器性能比较;性能指标 ;;6.8、CMOS图像传感器的应用领域 ;