12光电子技术十四：光电成像系统-PPT课件.ppt

12光电子技术十四：光电成像系统;§0光电成像概述;;噪声方面——决定接收到的信号不稳定的程度或可靠性;三、光电成像系统基本组成的框图;§1固体摄像器件;固体摄像器件主要有三大类：

电荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，即CCD）

互补金属氧化物半导体图像传感器（即CMOS）

电荷注入器件（ChargeInjenctionDevice，即CID）

目前，前两种用得较多，我们这里只分析CCD一种。;一、电荷耦合摄像器件;（1）、CCD的基本结构包括：转移电极结构、转移沟道结构、信号输入结构、信号输出结构、信号检测结构。构成CCD的基本单元是MOS电容。;一系列彼此非常接近的MOS电容用同一半导体衬底制成，衬底可以是P型或N型材料，上面生长均匀、连续的氧化层，在氧化层表面排列互相绝缘而且距离极小的金属化电极（栅极）。;（2）、电荷存储;（3）、电荷转移;表面沟道器件的特点：

工艺简单，动态范围大，但信号电荷的转移受表面态的影响，转移速度和转移效率底，工作频率一般在10MHz以下。;体内沟道（或埋沟道CCD）：

BCCD（BulkorBuriedChannelCCD）——用离子注入方法改变转移沟道的结构，从而使势能极小值脱离界面而进入衬底内部，形成体内的转移沟道，避免了表面态的影响，使得该种器件的转移效率高达99.999％以上，工作频率可高达100MHz，且能做成大规模器件。;（4）、光信号的注入;（5）、电荷检测（输出）;OG：输出栅，FD：浮置扩散区，R:复位栅，RD:复位漏,T:输出场效应管。;电荷包的输出过程：VOG为一定值的正电压，在OG电极下形成耗尽层，使Φ3与FD之间建立导电沟道。在Φ3高电位期间，电荷包存储在Φ3电极下面。随复位栅R加正复位脉冲ΦR，使FD区与RD区沟通。因VRD为正十几伏的直流偏置电压，则FD区的电荷被RD区抽走。复位正脉冲过去后，FD区与RD区呈夹断状态，FD区具有一定的浮置。之后Φ3转变为低电位，Φ3电极下面的电荷包通过OG下的沟道转移到FD区。;对CCD的输出信号进行处理时，较多地采用了取样技术，以去除浮置电平、复位高脉冲及抑制噪声。;2、电荷耦合摄像器件的工作原理;（1）线阵CCD

线阵CCD可分??双沟道传输与单沟道传输两种结构。下图(a)为单沟道，(b)为双沟道。;;二、电荷耦合摄像器件的特性参数;;;;;