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8.5典型線陣CCD圖像感測器8.5.1單溝道線陣CCD圖像感測器前4節討論了CCD基本工作原理中的一些共性問題，本節開始討論個性問題，CCD圖像感測器有一維與二維之分，通常將一維CCD圖像感測器稱為線陣CCD或線陣CCD圖像感測器，將二維CCD圖像感測器稱為面陣CCD圖像感測器。TCD1209D器件是一種很典型的單溝道線陣CCD圖像感測器，掌握它的原理、結構、特性參數對學習類似器件非常重要。1、基本結構TCD1209D的像敏單元陣列由2075個光電二極體構成，其中有27個光電二極體（前邊D13～D31和後邊的D32～D39）被遮蔽，中間的2048個光電二極體為有效的像敏單元。每個像敏單元的尺寸為14μm×14μm，相鄰的兩個像元的中心距為14μm。像敏單元陣列的總長度為28.672mm。轉移柵與像敏單元陣列及模擬移位寄存器構成如圖8-19所示的交疊結構。它既可以使轉移柵完成將光敏區的信號電荷向模擬移位寄存器中轉移的工作又能在模擬移位寄存器轉移信號電荷期間將像元與模擬移位寄存器隔離，使像敏區進行光積分的同時模擬移位寄存器進行信號電荷的轉移。2、工作原理3、特性參數（1）光譜回應特性TCD1209D的光譜回應特性曲線如圖8-21所示。光譜回應的峰值波長為550nm，短波回應在400nm處大於70%（實踐證明該器件在300nm處仍有較好的回應），光譜回應的長波限為1100nm。回應範圍遠遠超出人眼的視覺範圍。（2）靈敏度線陣CCD的靈敏度參數定義為單位曝光量的作用下器件的輸出信號電壓，即式中的UO為線陣CCD輸出的信號電壓，HV光敏面上的曝光量。當然，衡量器件靈敏度的參數還常用器件輸出信號電壓飽和時光敏面上的曝光量表示，稱為飽和曝光量，記為SE。飽和曝光量SE越小的器件其靈敏度越高。TCD1209D的飽和曝光量SE僅為0.06(lx.s)。（8-7）（3）動態範圍動態範圍參數DR定義為飽和曝光量與信噪比等於1時的曝光量之比。（8-8）（4）轉移效率η與損失率ε電荷轉移效率是表徵CCD性能好壞的重要參數。(8-9)如果在t＝0時，注入到某電極下的電荷為Q(0)；在時間t時，大多數電荷在電場作用下向下一個電極轉移，但總有一小部分電荷由於某種原因留在該電極下。若被留下來的電荷為Q(t)，則電荷轉移效率為如果電荷轉移損失率定義為(8-10)電荷轉移效率與電荷轉移損失率的關係為(8-11)n次轉移前、後電荷量之間的關係為(8-13)影響電荷轉移效率的主要因素是介面態對電荷的俘獲。為此，常採用“胖零”工作模式，即讓“零”信號也有一定的電荷。圖8-22為P溝道線陣CCD在兩種不同驅動頻率下的電荷轉移損失率ε與“胖零”電荷Q(0)之間的關係。TCD1209D轉移效率如此之高就是採用了“胖零”技術，當驅動脈衝加到器件勢其正常工作時“胖零”電荷隨之注入器件，從器件的輸出端OS讀出的信號增添了不能通過冷卻消除的“暗電流”。表8-1TCD1209D的特性參特性參數參數符號最小值典型值最大值單位備註靈敏度R253137V/(lx·s)像敏單元的不均勻性PRNU310%PRNU(V)410mv飽和輸出電壓VSAT1.52.0v飽和曝光量SE0.040.06lx·s暗信號電壓VDAK1.02.5mv暗信號電壓不均勻性DSNU1.02.5mv直流功率損耗PD160400mw總轉移效率TTE9298%輸出阻抗ZO0.21kΩ動態範圍DR2000輸出信號的直流電位VOS4.05.57.0v雜訊NDO0.6mv驅動頻率F120MHzf1=fR4、驅動電路5、外形尺寸