第8章 光电成像系统下
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2012-3-10 13
三相表面沟道CCD 三相表面沟道CCD
a
b
c
abc e d
N型CCD比P型CCD工作频率高 CCD比 CCD工作频率高
d
2012-3-10
电极间隙不能 (<3μm)否则 大(<3μm)否则 电子被势垒隔 开不能转移
e
14
三相CCD驱动脉冲波形图 三相CCD驱动脉冲波形图
Φ1
Neo为入射光的光子流速； η为材料 为入射光的光子流速； 为材料 为入射光的光子流速 的量子效率； 为照射面积 的量子效率；A为照射面积
Qin=ηqNeoAtc
18
2012-3-10
（2）电注入
电注入——CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样， 通过输入结构对信号电压或电流进行采样， 电注入 通过输入结构对信号电压或电流进行采样 然后将它们转换为信号电荷注入到相应的势垒中 下图为电压注入和电流注入两种方式图.电流注入有： 下图为电压注入和电流注入两种方式图 电流注入有： 电流注入有
2012-3-10
3
CCD的结构和工作原理示意图 CCD的结构和工作原理示意图
2012-3-10
4
CCD分类 CCD分类 按尺寸
线阵CCD 线阵
单沟道双沟道
按转移电极相数： 按转移电极相数：
二相、三相、 二相、三相、四相等
相数由CCD芯片内部结构决定。多 芯片内部结构决定。 相数由 芯片内部结构决定 数面阵CCD都是三相或四相驱动， 数面阵 都是三相或四相驱动， 都是三相或四相驱动 多数线阵CCD都是二相驱动。四相 都是二相驱动。 多数线阵 都是二相驱动 CCD与三相、二相器件相比，能适 与三相、二相器件相比， 与三相 应更高的时钟频率. 应更高的时钟频率
（1）电极是金属，容易蔽光，即使是换成多晶硅， 由于多层结构电极系统对入射光吸收、反射和干涉 比较严重，因此光强损失大，量子效率低。 （2）电荷包转移期间，光积分在继续进行，使输出 信号产生拖影。
2012-3-10 8
1.电荷存储 1.电荷存储
N型CCD 型
耗尽 区的 深度 与UG 成正 比。
在栅极G施加电压 在栅极 施加电压UG 施加电压 之前p型半导体中空穴 之前 型半导体中空穴 的分布是均匀的。 的分布是均匀的。
2012-3-10
③ t=t3时
④ t=t4时 17
3.电荷的注入 3.电荷的注入
CCD的电荷注入方式有电信号注入和光信号注入 的电荷注入方式有电信号注入和光信号注入 两种，在光纤系统中， 两种，在光纤系统中， CCD接收的信号是由光纤传来 接收的信号是由光纤传来 的光信号，即采用光注入CCD。 的光信号，即采用光注入 。 （1）光注入 ） 当光照到CCD时，在栅极附 当光照到 时 近的耗尽区吸收光子产生电 正面照射效率 ％ 正面照射效率40％ 空穴对， 子-空穴对，在栅极电压的作 空穴对 q 用下，多数载流子（空穴） 用下，多数载流子（空穴） 流入衬底，少数载流子（ 流入衬底，少数载流子（电 被收集在势阱中， 子）被收集在势阱中，存储 背面照射效率80％ 背面照射效率 ％ 起来。 起来。这样可以建立正比于 光强的存储电荷。 光强的存储电荷。 注入的电荷数
CCD
面阵CCD 面阵
帧、隔列、 隔列、 线转移
按增强功能 CCD ICCD EMCCD 按原理
SCCD（ SCCD Surface （ Channel CCD）表面沟道器件 ） BCCD（ Bulk or Buried （ Channel CCD）体沟道或埋沟 ） 道器件
按光谱
可见光、红外、 光和紫外 可见光、红外、X光和紫外 可见光CCD又可分为黑白 又可分为黑白CCD、 可见光 又可分为黑白 、 彩色CCD和微光 和微光CCD 彩色 和微光
2012-3-10
11
图为栅极电压U 图为栅极电压 G不变 的情况下， 的情况下，表面势Φs与反 与反 型层电荷密度Q 型层电荷密度 inv之间的关 系。 由图可以看出，表面势Φs 由图可以看出， 随反型层电荷密度Q 随反型层电荷密度 inv的增 加而线性减小。 加而线性减小。 MOS电容存储信号电荷的容 MOS电容存储信号电荷的容 量为Q=C 量为Q=COXUG
2012-3-10
6
8.4.1 线阵CCD 线阵CCD 图像传感器
以SCCD为例 为例 讨论CCD的 的 讨论
电荷存储
基本工作原理。 基本工作原理。
电荷 注入
CCD
电荷转移
电荷 输出
2012-3-10
7
最简单的线阵CCD是由一个输入二极管(ID)、一 个输入栅(IG)、一个输出栅(OG)、一个输出二极管 (OD)和一列紧密排列的MOS电容器构成，如下图所示。
Φ2
2π/3
4π/3
2π
t t t 1 2 3
Φ3
2012-3-10
15Βιβλιοθήκη Baidu
对于单层金属化电极结构，为了保证电荷定向转移， 对于单层金属化电极结构，为了保证电荷定向转移，驱动脉 冲至少需要三相：当信号电荷自Φ 电极向Φ 电极转移时， 冲至少需要三相：当信号电荷自Φ2电极向Φ3电极转移时，在 电极下面形成势垒，以阻止电荷倒流。 Φ1电极下面形成势垒，以阻止电荷倒流。 如果想用二相脉冲驱动， 如果想用二相脉冲驱动，就必须在电极结构中设计并制造出 某种不对称性，即由电板结构本身保证电荷转移的定向性。 某种不对称性，即由电板结构本身保证电荷转移的定向性。 产生这种不对称性最常用的方法， 产生这种不对称性最常用的方法，是利用绝缘层厚度不同的 台阶以及离子注入产生的势垒。 台阶以及离子注入产生的势垒。 电荷转移出感光区域的时间，需要抑制新的电荷注入到芯片。 电荷转移出感光区域的时间，需要抑制新的电荷注入到芯片。在 此加入快门。机械快门（需要相机的曝光信号，速度慢） 此加入快门。机械快门（需要相机的曝光信号，速度慢）。电子 芯片不通电即不工作） 滚动电子快门和 快门 （CCD芯片不通电即不工作）有：滚动电子快门和整帧电 芯片不通电即不工作 子快门
t1 t2 t3 t4 t5 t6
2012-3-10
16
二相驱动波形
Φ1 Φ2
Φ1 第二位 <第一位> <第二位> Φ2 不对称势阱 t1 t2 t3 t4 ① t=t1时
TCD1206二相驱动波形（Φ1、Φ2相位差 0） 二相驱动波形（ 相位差180 二相驱动波形
② t=t2时
图所示TCD1206 图所示TCD1206的相邻 TCD1206的相邻 两像元，每一位含MOS 两像元，每一位含MOS 电容2 电容2个
光信息
序列电脉冲
每个脉冲反映一个光敏元的受光情况 每个脉冲幅度的高低反映该光敏元受光照的强弱 输出脉冲的顺序可以反映一个光敏元的位置 完成图像传感
2012-3-10 2
CCD 是由规则排列的金属 氧 是由规则排列的金属—氧 化物—半导体 半导体（ 化物 半导体（Metal Oxide Semiconductor,MOS）电容阵列 ） 组成。 组成。
2012-3-10
10
图为在掺杂为1021 cm-3，氧化层厚度分别为0.1µm、 图为在掺杂为 ，氧化层厚度分别为 、 0.3µm、0.4µm和0.6µm情况下，不存在反型层电荷时 ， 情况下， 、 和 情况下 表面势(半导体与绝缘体界面上的电势 半导体与绝缘体界面上的电势)Φs与栅极电压 表面势 半导体与绝缘体界面上的电势 与栅极电压 UG的关系曲线。 的关系曲线。 的关系曲线 Φs随栅极电压 G的增加 随栅极电压U 随栅极电压 而增加； 而增加； 氧化层的厚度越薄曲线 的直线性越好； 的直线性越好； 在同样的栅极电压U 在同样的栅极电压 G作 用下， 用下，不同厚度的氧化 层有着不同的表面势。 层有着不同的表面势。 表面势Φs表征了耗尽区 表面势 表征了耗尽区 的深度（势阱深度） 的深度（势阱深度） 。
当栅极施加正电压U 当栅极施加正电压 G小 于电压Uth ，p型半导体 于电压 型半导体 中的空穴将开始被排斥， 中的空穴将开始被排斥， 产生所示耗尽区。 产生所示耗尽区。
UG大于 th后，吸引到表面的电子 大于U 浓度迅速增大，在表面形成一层 浓度迅速增大，在表面形成一层 极薄但电荷浓度很高的电子导电 极薄但电荷浓度很高的电子导电 层，因为其载流子和体内导电类 型相反，因而称为反型层。 型相反，因而称为反型层。
2012-3-10
9
饱和状态下不存在有 用的势阱， 用的势阱，CCD必须 必须 工作在非热平衡的瞬 态条件下， 态条件下，或者说要 求信息电荷的存储时 间小于热弛豫时间。 间小于热弛豫时间。
当足够多的热电子汇集到 表面时， 表面时，势阱被电子逐渐 填满时， 填满时，此时耗尽层深度 基本上不再随着外加栅压 的增加而增加， 的增加而增加，界面处电 子浓度将等于衬底空穴浓 度，称此时的饱和状态为 强反型” “强反型”
如果不是逐渐增加栅压， 如果不是逐渐增加栅压，而是加阶梯电压 UG>Uth，则由于 G足够大，此时，表面层虽是 ，则由于U 足够大，此时， 反型层，但电子尚未产生，实质是空的电子势阱， 反型层，但电子尚未产生，实质是空的电子势阱， 此时半导体处于“非平衡态” 此时半导体处于“非平衡态”，耗尽层的深度将 超过热平衡态时的深度，因此称为“深耗尽”。 超过热平衡态时的深度，因此称为“深耗尽”
同样的表面势氧 化层厚度越薄电 荷密度越大
2012-3-10
12
2.电荷耦合—传输或转移 2.电荷耦合 电荷耦合—
CCD器件每一单元（每一像素）称为一位。CCD一 器件每一单元（每一像素）称为一位。 器件每一单元 一 位中含的MOS电容个数即为 电容个数即为CCD的相数，通常有二相、 的相数， 位中含的 电容个数即为 的相数 通常有二相、 三相、四相等几种结构。 三相、四相等几种结构。二相脉冲的两路脉冲相位相 三相及四相脉冲的相位差分别为1200、900 。 差1800；三相及四相脉冲的相位差分别为 当这种时序脉冲加到CCD驱动电路上循环时，将实现 驱动电路上循环时， 当这种时序脉冲加到 驱动电路上循环时 信号电荷的定向转移及耦合。 信号电荷的定向转移及耦合。
按信号传输功能
Linear 线性、Interline扫瞄、 线性、 扫瞄、 扫瞄 全景 Full-Frame和 Frame和 Transfer 全传
5
2012-3-10
线阵CCD与面阵 线阵CCD与面阵CCD的比较 与面阵CCD的比较
1）对于面阵CCD来说，应用面较广，如面积、形 ）对于面阵 来说， 来说 应用面较广，如面积、 尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵CCD的 状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵 的 优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。 优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺 点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少。 点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少。 2）线阵CCD结构简单，成本较低。可以同时储存 ）线阵 结构简单， 结构简单 成本较低。 一行电视信号.由于其单排感光单元的数目可以做 一行电视信号 由于其单排感光单元的数目可以做 得很多，在同等测量精度的前提下， 得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可 以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换 以做的较大，并且由于线阵 实时传输光电变换 信号和自扫描速度快、频率响应高， 信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态 测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地 测量，并能在低照度下工作，所以线阵 广泛地 应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、 应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条 形码等许多领域。 形码等许多领域。
2012.2贾湛制作
第8章 图象信息的光电变换
主讲：扬州职业大学 电子工程系 贾湛
2012-3-10
1
8.4 电荷耦合器件 电荷耦合器件CCD
CCD——Charge-coupled Device即电荷耦合器件。
CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成 上有许多排列整齐的电容，能感应光线， 上有许多排列整齐的电容 数字信号。经由外部电路的控制， 数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷 转给它相邻的电容。工作原理大致为： 转给它相邻的电容。工作原理大致为：
Qs = µ
W ox C 信号电荷与输入信号U 信号电荷与输入信号 in (Uin −Uig −Uth)2 电压不是线性关系 Lg 2
三相表面沟道CCD 三相表面沟道CCD
a
b
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abc e d
N型CCD比P型CCD工作频率高 CCD比 CCD工作频率高
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2012-3-10
电极间隙不能 (<3μm)否则 大(<3μm)否则 电子被势垒隔 开不能转移
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三相CCD驱动脉冲波形图 三相CCD驱动脉冲波形图
Φ1
Neo为入射光的光子流速； η为材料 为入射光的光子流速； 为材料 为入射光的光子流速 的量子效率； 为照射面积 的量子效率；A为照射面积
Qin=ηqNeoAtc
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（2）电注入
电注入——CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样， 通过输入结构对信号电压或电流进行采样， 电注入 通过输入结构对信号电压或电流进行采样 然后将它们转换为信号电荷注入到相应的势垒中 下图为电压注入和电流注入两种方式图.电流注入有： 下图为电压注入和电流注入两种方式图 电流注入有： 电流注入有
2012-3-10
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CCD的结构和工作原理示意图 CCD的结构和工作原理示意图
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CCD分类 CCD分类 按尺寸
线阵CCD 线阵
单沟道双沟道
按转移电极相数： 按转移电极相数：
二相、三相、 二相、三相、四相等
相数由CCD芯片内部结构决定。多 芯片内部结构决定。 相数由 芯片内部结构决定 数面阵CCD都是三相或四相驱动， 数面阵 都是三相或四相驱动， 都是三相或四相驱动 多数线阵CCD都是二相驱动。四相 都是二相驱动。 多数线阵 都是二相驱动 CCD与三相、二相器件相比，能适 与三相、二相器件相比， 与三相 应更高的时钟频率. 应更高的时钟频率
（1）电极是金属，容易蔽光，即使是换成多晶硅， 由于多层结构电极系统对入射光吸收、反射和干涉 比较严重，因此光强损失大，量子效率低。 （2）电荷包转移期间，光积分在继续进行，使输出 信号产生拖影。
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1.电荷存储 1.电荷存储
N型CCD 型
耗尽 区的 深度 与UG 成正 比。
在栅极G施加电压 在栅极 施加电压UG 施加电压 之前p型半导体中空穴 之前 型半导体中空穴 的分布是均匀的。 的分布是均匀的。
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③ t=t3时
④ t=t4时 17
3.电荷的注入 3.电荷的注入
CCD的电荷注入方式有电信号注入和光信号注入 的电荷注入方式有电信号注入和光信号注入 两种，在光纤系统中， 两种，在光纤系统中， CCD接收的信号是由光纤传来 接收的信号是由光纤传来 的光信号，即采用光注入CCD。 的光信号，即采用光注入 。 （1）光注入 ） 当光照到CCD时，在栅极附 当光照到 时 近的耗尽区吸收光子产生电 正面照射效率 ％ 正面照射效率40％ 空穴对， 子-空穴对，在栅极电压的作 空穴对 q 用下，多数载流子（空穴） 用下，多数载流子（空穴） 流入衬底，少数载流子（ 流入衬底，少数载流子（电 被收集在势阱中， 子）被收集在势阱中，存储 背面照射效率80％ 背面照射效率 ％ 起来。 起来。这样可以建立正比于 光强的存储电荷。 光强的存储电荷。 注入的电荷数
CCD
面阵CCD 面阵
帧、隔列、 隔列、 线转移
按增强功能 CCD ICCD EMCCD 按原理
SCCD（ SCCD Surface （ Channel CCD）表面沟道器件 ） BCCD（ Bulk or Buried （ Channel CCD）体沟道或埋沟 ） 道器件
按光谱
可见光、红外、 光和紫外 可见光、红外、X光和紫外 可见光CCD又可分为黑白 又可分为黑白CCD、 可见光 又可分为黑白 、 彩色CCD和微光 和微光CCD 彩色 和微光
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图为栅极电压U 图为栅极电压 G不变 的情况下， 的情况下，表面势Φs与反 与反 型层电荷密度Q 型层电荷密度 inv之间的关 系。 由图可以看出，表面势Φs 由图可以看出， 随反型层电荷密度Q 随反型层电荷密度 inv的增 加而线性减小。 加而线性减小。 MOS电容存储信号电荷的容 MOS电容存储信号电荷的容 量为Q=C 量为Q=COXUG
2012-3-10
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8.4.1 线阵CCD 线阵CCD 图像传感器
以SCCD为例 为例 讨论CCD的 的 讨论
电荷存储
基本工作原理。 基本工作原理。
电荷 注入
CCD
电荷转移
电荷 输出
2012-3-10
7
最简单的线阵CCD是由一个输入二极管(ID)、一 个输入栅(IG)、一个输出栅(OG)、一个输出二极管 (OD)和一列紧密排列的MOS电容器构成，如下图所示。
Φ2
2π/3
4π/3
2π
t t t 1 2 3
Φ3
2012-3-10
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对于单层金属化电极结构，为了保证电荷定向转移， 对于单层金属化电极结构，为了保证电荷定向转移，驱动脉 冲至少需要三相：当信号电荷自Φ 电极向Φ 电极转移时， 冲至少需要三相：当信号电荷自Φ2电极向Φ3电极转移时，在 电极下面形成势垒，以阻止电荷倒流。 Φ1电极下面形成势垒，以阻止电荷倒流。 如果想用二相脉冲驱动， 如果想用二相脉冲驱动，就必须在电极结构中设计并制造出 某种不对称性，即由电板结构本身保证电荷转移的定向性。 某种不对称性，即由电板结构本身保证电荷转移的定向性。 产生这种不对称性最常用的方法， 产生这种不对称性最常用的方法，是利用绝缘层厚度不同的 台阶以及离子注入产生的势垒。 台阶以及离子注入产生的势垒。 电荷转移出感光区域的时间，需要抑制新的电荷注入到芯片。 电荷转移出感光区域的时间，需要抑制新的电荷注入到芯片。在 此加入快门。机械快门（需要相机的曝光信号，速度慢） 此加入快门。机械快门（需要相机的曝光信号，速度慢）。电子 芯片不通电即不工作） 滚动电子快门和 快门 （CCD芯片不通电即不工作）有：滚动电子快门和整帧电 芯片不通电即不工作 子快门
t1 t2 t3 t4 t5 t6
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二相驱动波形
Φ1 Φ2
Φ1 第二位 <第一位> <第二位> Φ2 不对称势阱 t1 t2 t3 t4 ① t=t1时
TCD1206二相驱动波形（Φ1、Φ2相位差 0） 二相驱动波形（ 相位差180 二相驱动波形
② t=t2时
图所示TCD1206 图所示TCD1206的相邻 TCD1206的相邻 两像元，每一位含MOS 两像元，每一位含MOS 电容2 电容2个
光信息
序列电脉冲
每个脉冲反映一个光敏元的受光情况 每个脉冲幅度的高低反映该光敏元受光照的强弱 输出脉冲的顺序可以反映一个光敏元的位置 完成图像传感
2012-3-10 2
CCD 是由规则排列的金属 氧 是由规则排列的金属—氧 化物—半导体 半导体（ 化物 半导体（Metal Oxide Semiconductor,MOS）电容阵列 ） 组成。 组成。
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图为在掺杂为1021 cm-3，氧化层厚度分别为0.1µm、 图为在掺杂为 ，氧化层厚度分别为 、 0.3µm、0.4µm和0.6µm情况下，不存在反型层电荷时 ， 情况下， 、 和 情况下 表面势(半导体与绝缘体界面上的电势 半导体与绝缘体界面上的电势)Φs与栅极电压 表面势 半导体与绝缘体界面上的电势 与栅极电压 UG的关系曲线。 的关系曲线。 的关系曲线 Φs随栅极电压 G的增加 随栅极电压U 随栅极电压 而增加； 而增加； 氧化层的厚度越薄曲线 的直线性越好； 的直线性越好； 在同样的栅极电压U 在同样的栅极电压 G作 用下， 用下，不同厚度的氧化 层有着不同的表面势。 层有着不同的表面势。 表面势Φs表征了耗尽区 表面势 表征了耗尽区 的深度（势阱深度） 的深度（势阱深度） 。
当栅极施加正电压U 当栅极施加正电压 G小 于电压Uth ，p型半导体 于电压 型半导体 中的空穴将开始被排斥， 中的空穴将开始被排斥， 产生所示耗尽区。 产生所示耗尽区。
UG大于 th后，吸引到表面的电子 大于U 浓度迅速增大，在表面形成一层 浓度迅速增大，在表面形成一层 极薄但电荷浓度很高的电子导电 极薄但电荷浓度很高的电子导电 层，因为其载流子和体内导电类 型相反，因而称为反型层。 型相反，因而称为反型层。
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饱和状态下不存在有 用的势阱， 用的势阱，CCD必须 必须 工作在非热平衡的瞬 态条件下， 态条件下，或者说要 求信息电荷的存储时 间小于热弛豫时间。 间小于热弛豫时间。
当足够多的热电子汇集到 表面时， 表面时，势阱被电子逐渐 填满时， 填满时，此时耗尽层深度 基本上不再随着外加栅压 的增加而增加， 的增加而增加，界面处电 子浓度将等于衬底空穴浓 度，称此时的饱和状态为 强反型” “强反型”
如果不是逐渐增加栅压， 如果不是逐渐增加栅压，而是加阶梯电压 UG>Uth，则由于 G足够大，此时，表面层虽是 ，则由于U 足够大，此时， 反型层，但电子尚未产生，实质是空的电子势阱， 反型层，但电子尚未产生，实质是空的电子势阱， 此时半导体处于“非平衡态” 此时半导体处于“非平衡态”，耗尽层的深度将 超过热平衡态时的深度，因此称为“深耗尽”。 超过热平衡态时的深度，因此称为“深耗尽”
同样的表面势氧 化层厚度越薄电 荷密度越大
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2.电荷耦合—传输或转移 2.电荷耦合 电荷耦合—
CCD器件每一单元（每一像素）称为一位。CCD一 器件每一单元（每一像素）称为一位。 器件每一单元 一 位中含的MOS电容个数即为 电容个数即为CCD的相数，通常有二相、 的相数， 位中含的 电容个数即为 的相数 通常有二相、 三相、四相等几种结构。 三相、四相等几种结构。二相脉冲的两路脉冲相位相 三相及四相脉冲的相位差分别为1200、900 。 差1800；三相及四相脉冲的相位差分别为 当这种时序脉冲加到CCD驱动电路上循环时，将实现 驱动电路上循环时， 当这种时序脉冲加到 驱动电路上循环时 信号电荷的定向转移及耦合。 信号电荷的定向转移及耦合。
按信号传输功能
Linear 线性、Interline扫瞄、 线性、 扫瞄、 扫瞄 全景 Full-Frame和 Frame和 Transfer 全传
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2012-3-10
线阵CCD与面阵 线阵CCD与面阵CCD的比较 与面阵CCD的比较
1）对于面阵CCD来说，应用面较广，如面积、形 ）对于面阵 来说， 来说 应用面较广，如面积、 尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵CCD的 状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵 的 优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。 优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺 点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少。 点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少。 2）线阵CCD结构简单，成本较低。可以同时储存 ）线阵 结构简单， 结构简单 成本较低。 一行电视信号.由于其单排感光单元的数目可以做 一行电视信号 由于其单排感光单元的数目可以做 得很多，在同等测量精度的前提下， 得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可 以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换 以做的较大，并且由于线阵 实时传输光电变换 信号和自扫描速度快、频率响应高， 信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态 测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地 测量，并能在低照度下工作，所以线阵 广泛地 应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、 应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条 形码等许多领域。 形码等许多领域。
2012.2贾湛制作
第8章 图象信息的光电变换
主讲：扬州职业大学 电子工程系 贾湛
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8.4 电荷耦合器件 电荷耦合器件CCD
CCD——Charge-coupled Device即电荷耦合器件。
CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成 上有许多排列整齐的电容，能感应光线， 上有许多排列整齐的电容 数字信号。经由外部电路的控制， 数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷 转给它相邻的电容。工作原理大致为： 转给它相邻的电容。工作原理大致为：
Qs = µ
W ox C 信号电荷与输入信号U 信号电荷与输入信号 in (Uin −Uig −Uth)2 电压不是线性关系 Lg 2