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ccd傳感器工作原理

2017年11月05日 10:20 互聯網 作者: 用戶評論(0

  電荷藕合器件圖像傳感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據需要和想像來修改圖像。

ccd傳感器工作原理

  CCD傳感器是一種新型光電轉換器件,它能存儲由光產生的信號電荷。當對它施加特定時序的脈沖時,其存儲的信號電荷便可在CCD內作定向傳輸而實現自掃描。它主要由光敏單元、輸入結構和輸出結構等組成。它具有光電轉換、信息存貯和延時等功能,而且集成度高、功耗小,已經在攝像、信號處理和存貯3大領域中得到廣泛的應用,尤其是在圖像傳感器應用方面取得令人矚目的發展。

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  當光照射到CCD硅片上時,在柵極附近的半導體體內產生電子-空穴對,其多數載流子被柵極電壓排開,少數載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。當向SiO2表面的電極加正偏壓時,P型硅襯底中形成耗盡區(勢阱),耗盡區的深度隨正偏壓升高而加大。其中的少數載流子(電子)被吸收到最高正偏壓電極下的區域內,形成電荷包(勢阱)電荷轉移的控制方法,類似于步進電極的步進控制方式。也有二相、三相等控制方式之分。下面以三相控制方式為例說明控制電荷定向轉移的過程。

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  三相控制是每一排像素上有三個金屬電極P1,P2,P3,依次施加三個相位不同的脈沖,使得每排電極下電荷包向一側移動。

ccd傳感器工作原理

  隨著控制脈沖的分配,電荷包從一側轉移到最終端,由輸出二極管收集后送給放大器處理,實現電荷移動。當各排電荷全部移出感應區即掃描完成一幅畫面,這些電荷最終以二進制的形式存儲或修改。

  以上是從微觀方面介紹了CCD圖像傳感器中核心原件感官電路的原理,在宏觀方面按照結構又可分為兩類:CCD線列圖像傳感器和CCD面陣圖像傳感器,它們在結構方面的差異導致了用途的不同,但原理一樣,都是利用了CCD的光電轉換和電荷轉移的雙重功能制成, 線陣CCD:用一排像素掃描過圖片,做三次曝光——分別對應于紅、綠、藍 三色濾鏡,正如名稱所表示的,線性傳感器是捕捉一維圖像。而CCD面陣圖像傳感器有呈二維矩陣排列的感光單元——感光區、信號存儲區和輸出轉移部分組成,根據傳輸和讀出的結構方式不同又分為:行傳輸、幀傳輸、行間傳輸等。

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( 發表人:何亞瓊 )

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