CCNA菜鸟笔记.doc

CCD工作原理
D器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、D工作时,在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样,,、图象显示器或其它信号存储、处理设备中,(约10um),所以它的图象分辨率很高.
D的MOS结构及存贮电荷原理
      CCD的基本单元是MOS电容器,这种电容器能存贮电荷,,在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层,然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极,P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴,少数载流子是带负电荷的电子,当金属电极上施加正电压时,,剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层(耗尽层),电子一旦进入由于电场作用就不能复出,故又称为电子势阱。
       当器件受到光照时(光可从各电极的缝隙间经过SiO2层射入,或经衬底的薄P型硅射入),光子的能量被半导体吸收,产生电子-空穴对,这时出现的电子被吸引存贮在势阱中,这些电子是可以传导的。光越强,势阱中收集的电子越多,光弱则反之,这样就把光的强弱变成电荷的数量,实现了光与电的转换,而势阱中收集的电子处于存贮状态,即使停止光照一定时间内也不会损失,这就实现了对光照的记忆。
总之,上述结构实质上是个微小的MOS电容,用它构成象素,既可“感光”又可留下“潜影”,感光作用是靠光强产生的电子电荷积累,潜影是各个象素留在各个电容里的电荷不等而形成的,若能设法把各个电容里的电荷依次传送到输出端,再组成行和帧并经过“显影”就实现了图象的传递.

CCD的移位寄存器是一列排列紧密的MOS电容器,它的表面由不透光的铝层覆盖,,MOS电容器上的电压愈高,产生的势阱愈深,当外加电压一定,,,使相邻的MOS电容势阱相互“沟通”.认为相邻MOS电容两电极之间的间隙足够小(),在信号电荷自感生电场的库仑力推动下,就可使信号电荷由浅处流向深处,实现信号电荷转移.
为了保证信号电荷按确定路线转移,通常MOS电容阵列栅极上所加电压脉冲为严格满足相位要求的二相、.

,有三个相邻电极,每隔两个电极的所有电极(如1、4、7……,2、5、8……,3、6、9……)都接在一起,由3个相位相差1200 的时钟脉冲φ1、φ2、φ3来驱动,D,图2(a)为断面图;图(b)为俯视图;图(d),第一相时钟φ1处于高电压,φ2、、4、7……下面形成深势阱,在这些势阱中可以贮存信号电荷形成“电荷包”,如图(c),φ2为高电压,在第一组电极下的势阱变浅,
而第二组(2、5、8……)电极下形成深势阱,信息电荷从第一组电极下面向第二组转移,直到t3时刻,φ2为高压,φ1、φ3为低压,,信息电荷可从φ2转移到φ3,然后从φ3转移到φ1电极下的势阱中,当三相时钟电压循环一个时钟周期时,电荷包向右转移一级(一个像元),依次类推,信号电荷一直由电极1、2、3……N向右移,直到输出.

中是靠时钟脉冲的时序控制,,:
阶梯氧化层电极
,此结构中将一个电极分成二部分,其左边部分电极下的氧化层比右边的厚,则在同一电压下,左边电极下的位阱浅,自动起到了阻挡信号倒流的作用.
设置势垒注入区(图4)
对于给定的栅压, ,,则该处位阱就较浅,任何电荷包都将只向位阱的后沿方向移动.

CCD的信号电荷读出方法有两种:输出二极管电流法和浮置栅MOS放大器电压法.
图5(a)是在线列阵未端衬底上扩散形成输出二极管,当二极管加反向偏置时,,将作