电荷耦合器件原理PPT下载

这是一个关于电荷耦合器件原理PPT，包括了名词“势阱”解释，CCD的物理基础，电荷耦合器件的工作原理，CCD的性能参数，图像传感器的应用等内容，第三章 电荷耦合器件 Charge-coupled device 电荷耦合器件（CCD）属于一种集成电路，只不过它具有多种独特功能。通过CCD可以实现光电转换、信号储存、转移（传输）、输出、处理以及电子快门等一系列。 CCD是使用最广泛的固体摄像器件，按照结构可分为两大类：线阵和面阵器件，它们的工作原理基本相同，但结构各有特点。在测量领域，线阵CCD用的最多。本次重点介绍线阵CCD。 第三章 电荷耦合器件 Charge-coupled device 在MOS电容金属电极上，加以脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成“势阱”的运动，进而达到信号电荷（少数载流子）的转移。 电荷耦合元件(Charge-coupled Device)简称CCD，作为一种集成电路，CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。 名词“势阱”解释概念 粒子在某力场中运动，势能函数曲线在空间的某一有限范围内势能最小，形如陷阱，称为势阱。 就是电子的势能图像类似一个波的形状，那么当电子处于波谷，就好像处在一口井里，比较稳定，很难跑出来。所以称为势井或势阱。不单单是量子力学里有这个势井，任何形式的势只要具有这种样子，我们都可以称它有势井/势阱，比如重力势井。量子力学与经典物理的在这里有一个小小的差别，就是量子力学里，电子具有某些概率穿过势井跑出来，称之为隧道效应，欢迎点击下载电荷耦合器件原理PPT。

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第三章 电荷耦合器件 Charge-coupled device 电荷耦合器件（CCD）属于一种集成电路，只不过它具有多种独特功能。通过CCD可以实现光电转换、信号储存、转移（传输）、输出、处理以及电子快门等一系列。 CCD是使用最广泛的固体摄像器件，按照结构可分为两大类：线阵和面阵器件，它们的工作原理基本相同，但结构各有特点。在测量领域，线阵CCD用的最多。本次重点介绍线阵CCD。 第三章 电荷耦合器件 Charge-coupled device 在MOS电容金属电极上，加以脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成“势阱”的运动，进而达到信号电荷（少数载流子）的转移。 电荷耦合元件(Charge-coupled Device)简称CCD，作为一种集成电路，CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。 名词“势阱”解释概念 粒子在某力场中运动，势能函数曲线在空间的某一有限范围内势能最小，形如陷阱，称为势阱。 就是电子的势能图像类似一个波的形状，那么当电子处于波谷，就好像处在一口井里，比较稳定，很难跑出来。所以称为势井或势阱。不单单是量子力学里有这个势井，任何形式的势只要具有这种样子，我们都可以称它有势井/势阱，比如重力势井。量子力学与经典物理的在这里有一个小小的差别，就是量子力学里，电子具有某些概率穿过势井跑出来，称之为隧道效应。隧道电子显微镜就是利用这个原理。名词“势阱”解释第三章 电荷耦合器件 3.1 CCD的物理基础 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.3 CCD的性能参数 3.4 图像传感器的应用 3.1 电荷耦合器件的物理基础电荷耦合器件是一种基于MOS晶体管的器件，由一系列MOS晶体管并列而成，对其工作原理的理解可以先从MOS结构的晶体管物理特性入手。CCD的MOS结构不是工作在半导体表面的反型层状态，而是利用在电极下氧化物-半导体界面形成的深耗尽层工作的。CCD是基于非稳态MOS电容器的器件。 3.1 电荷耦合器件的物理基础信号电荷转移 CCD的基本功能是存储与转移信息电荷为实现信号电荷的转换： 1、必须使MOS电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS电容的势阱相互沟通，即相互耦合。 2、控制相邻MOC电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深处 3、在CCD中电荷的转移必须按照确定的方向。 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理定向转移的实现在CCD的MOS阵列上划分成以几个相邻MOS电荷为一单元的无限循环结构。每一单元称为一位，将每—位中对应位置上的电容栅极分别连到各自共同电极上，此共同电极称相线。 一位CCD中含的电容个数即为CCD的相数。每相电极连接的电容个数一般来说即为CCD的位数。 通常CCD有二相、三相、四相等几种结构，它们所施加的时钟脉冲也分别为二相、三相、四相。 当这种时序脉冲加到CCD的无限循环结构上时，将实现信号电荷的定向转移。 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 CCD电荷的产生方式： 电压信号注入 CCD在用作信号处理或存储器件时，电荷输入采用电注入。 CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样，将信号电压或电流转换为信号电荷。 光信号注入 CCD在用作图像传感时，信号电荷由光生载流子得到，即光注入 。电极下收集的电荷大小取决于照射光的强度和照射时间。 3.2 电荷耦合器件的工作原理光注入：正面和背面光照式 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.2 电荷耦合器件的工作原理 3.3 电荷耦合器件的性能参数 4．3．2 CCD图像传感器利用CCD的光电转移和电荷转移的双重功能，得到幅度与各光生电荷包成正比的电脉冲序列，从而将照射在CCD上的光学图像转移成了电信号“图像”。由于CCD能实现低噪声的电荷转移，并且所有光生电荷都通过一个输出电路检测，且具有良好的—致性，因此，对图像的传感具有优越的性能。线列和面阵 3.3.6 驱动频率 ①　驱动频率的下限 电荷从一个电极转移到另一个电极所用的时间t 必须小于少数载流子的平均寿命τi 则 ②　驱动频率的上限 电荷从一个电极转移到另一个电极的固有时间为τg 则 3.4图像传感器的应用 3.4图像传感器的应用 3.4图像传感器的应用 1．尺寸测量 2． 用于光学文字识别装置 (1)CCD线列图像器件（2）面型固态图像传感器 1．尺寸测量 2． 用于光学文字识别装置7Ci红软基地