這是一個關于ccd工作原理ppt課件，包括了CCD工作過程，電荷的生成，電荷的收集，電荷包的轉移，電荷包的測量，CCD與CMOS比較，小結等內容，CCD成像技術及其在遙感中的應用 第二章 CCD工作原理內容 CCD工作過程電荷的生成電荷的收集電荷包的轉移電荷包的測量 CCD與CMOS比較小結 CCD的工作過程電荷的生成電荷的生成 能帶理論復習電荷的生成 能帶理論復習 通過加熱或光照，處于價帶的電子可以被激發(fā)到導帶。把電子由價帶激發(fā)到導帶所需的能量要超過價帶與導帶之間的能隙Eg(硅的Eg＝1.12eV,砷化鎵的Eg＝1.42eV)。電荷的生成 如果一個入射光子的能量(Eph)大于或等于這種材料導帶與價帶之間的能隙(Eg)，就可以把一個電子激發(fā)到導帶而成為自由電子。用公式表示如下: 電荷的生成 光電效應中有一個臨界波長（ ），定義為：電荷的生成 能帶理論復習 電子一旦被激發(fā)到導帶，它就可以在單晶硅的晶格附近自由運動了，歡迎點擊下載ccd工作原理ppt課件。

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CCD成像技術及其在遙感中的應用 第二章 CCD工作原理內容 CCD工作過程電荷的生成電荷的收集電荷包的轉移電荷包的測量 CCD與CMOS比較小結 CCD的工作過程電荷的生成電荷的生成 能帶理論復習電荷的生成 能帶理論復習 通過加熱或光照，處于價帶的電子可以被激發(fā)到導帶。把電子由價帶激發(fā)到導帶所需的能量要超過價帶與導帶之間的能隙Eg(硅的Eg＝1.12eV，砷化鎵的Eg＝1.42eV)。電荷的生成 如果一個入射光子的能量(Eph)大于或等于這種材料導帶與價帶之間的能隙(Eg)，就可以把一個電子激發(fā)到導帶而成為自由電子。用公式表示如下: 電荷的生成 光電效應中有一個臨界波長（ ），定義為：電荷的生成 能帶理論復習 電子一旦被激發(fā)到導帶，它就可以在單晶硅的晶格附近自由運動了。 電子離開后所形成的空穴成為一個帶正電的載流子。 在沒有外電場的情況下，這樣的一對電子和空穴會在一定時間(復合壽命)內將復合并湮滅。在CCD中，利用一個電場把這些載流子收集起來，防止他們的復合。 電荷的生成 有關參數(shù) 與CCD電荷生成過程有關的參數(shù)是量子效率(QE)和暗電流。 影響QE的因素有吸收(absorption)、反射(reflection)和穿越(transmission) 等。 影響暗電流的因素主要是溫度。電荷的生成 理想情況下，電極材料應該是完全透明的，實際上這些材料對光都有一些吸收和反射。如多晶硅電極對短波光有較強的吸收和反射，減少了最終到達硅片的光子數(shù)量，如圖中λ1和λ2所表示的情況。 電荷的生成 深藍光(400nm)穿透深度或被吸收的平均深度離表面大約為0.2m見圖中的λ3。 電荷的生成 紅光(650nm)穿透深度或被吸收的平均深度離表面大約為3.33m，激發(fā)出的電子在收集區(qū)外生成，復合壽命長，熱擴散使這些電子被收集。見圖中的λ5。 電荷的生成 CCD硅表面下幾個m范圍內晶格沒有缺欠，也沒有氧化物沉積，這個區(qū)域內有很高的復合壽命；但是在硅襯底的其他部分(以及表面處)存在著大量的晶體缺欠，因此復合壽命非常低。波長長的光線在襯底中生成電子的位置很深，那里的復合壽命很低，很容易復合.圖中λ6表示的就是這種情況。 電荷的生成 紅外光 (1250nm)波長超過臨界波長，不能激發(fā)光電子，見圖中的λ7。 電荷的生成 Foveon X3 Sensors 電荷的生成 Foveon X3 Sensors 電荷的生成 可以用量子效率計算響應度，響應度的單位是A/W或 。計算公式如下：電荷的生成電荷的生成電荷的收集 CCD工作過程的第二步是電荷的收集，是將入射光子激勵出的電荷收集起來成為信號電荷包的過程。 為了收集電荷，必須制造一個收集區(qū)。不僅要把生成的電荷盡量收集起來，而且保證所收集的電荷不被復合。 收集區(qū)：勢阱。 電荷的收集 MOS 電容器 MOS 電容器是所有MOS(金屬-氧化物-半導體) 結構中最簡單的，它是CCD的構成基礎；弄清楚這種結構的原理對理解CCD的工作原理是非常有用的。 MOS電容器有二種類型：表面溝道和埋溝。 這二種類型MOS電容器的制造只有些微地不同；然而，由于埋溝電容結構具有很多顯著的優(yōu)點，因此這種結構成了CCD制造工藝的首選。事實上今天制造的所有CCD幾乎都利用埋溝結構。 電荷的收集 MOS 電容器 電荷的收集 復合壽命 由光子激發(fā)出的電子在重新躍遷回價帶(與空穴復合)之前可以在硅晶格內活動的時間是有限的。這個過程的時間常數(shù)稱為復合壽命，其大小取決于硅的質量和摻雜的濃度。越長，信號電子被收集的可能性就越大，量子效率就越高。電荷的收集 擴散長度電荷的轉移 CCD工作過程的第三步是電荷包的轉移，是將所收集起來的電荷包從一個像元轉移到下一個像元，直到全部電荷包輸出完成的過程。 CCD的工作過程類比說明 下面通過類比說明 CCD 收集、轉移和測量電荷的過程。 CCD的工作過程類比說明 CCD的工作過程類比說明 首先，最左邊一行接雨水的小盆將所接的雨水通過虹吸泵轉移到與雨水量筒排成一排的一行小盆（讀出寄存器)中。 CCD的工作過程類比說明 然后將最靠近量筒小盆中的雨水通過虹吸泵導入量筒中測量它的數(shù)量。 每次測量完成以后，都要將量筒倒空，準備下一次測量。 CCD的工作過程類比說明 CCD的工作過程類比說明 CCD的工作過程類比說明重復上述轉移－測量的過程，直到所有小盆中雨水的數(shù)量都測量完畢。準備好進行下一次開始接雨水（曝光）。 電荷的轉移 三相CCD 電荷的測量 CCD工作過程的第四步是電荷的測量，是將轉移到輸出級的電荷轉換為電壓信號的過程。 電荷的測量 CCD工作過程與性能電荷生成 量子效率 (QE)、 暗電流電荷收集 滿阱電荷數(shù)、 均勻性、 擴散 (調制傳遞函數(shù)， MTF) 電荷轉移 電荷轉移效率 (CTE)， 電荷測量 讀出噪聲 、 線性度 CCD與CMOS比較 CMOS的集成度高 CMOS的填充因子較低 CCD CMOS CCD的基本結構非常簡單，就是MOS電容。了解MOS電容就了解了收集電荷的勢阱，了解了隔離電荷包的勢壘，了解了供電荷轉移的溝道。 CCD的輸出結構對CCD性能的影響至關重要。通過對輸出結構的學習，重點了解CCD輸出信號的特殊性和復位噪聲的概念。 CMOS圖像傳感器發(fā)展很快，學習本章內容對CMOS的應用也是有用的。CVa紅軟基地