這是一個(gè)關(guān)于電荷耦合器件原理PPT，包括了名詞“勢阱”解釋，CCD的物理基礎(chǔ)，電荷耦合器件的工作原理，CCD的性能參數(shù)，圖像傳感器的應(yīng)用等內(nèi)容，第三章 電荷耦合器件 Charge-coupled device 電荷耦合器件（CCD）屬于一種集成電路，只不過它具有多種獨(dú)特功能。通過CCD可以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移（傳輸）、輸出、處理以及電子快門等一系列。 CCD是使用最廣泛的固體攝像器件，按照結(jié)構(gòu)可分為兩大類：線陣和面陣器件，它們的工作原理基本相同，但結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)。在測量領(lǐng)域，線陣CCD用的最多。本次重點(diǎn)介紹線陣CCD。 第三章 電荷耦合器件 Charge-coupled device 在MOS電容金屬電極上，加以脈沖電壓，排斥掉半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多數(shù)載流子，形成“勢阱”的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到信號(hào)電荷（少數(shù)載流子）的轉(zhuǎn)移。 電荷耦合元件(Charge-coupled Device)簡稱CCD，作為一種集成電路，CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。 名詞“勢阱”解釋概念 粒子在某力場中運(yùn)動(dòng)，勢能函數(shù)曲線在空間的某一有限范圍內(nèi)勢能最小，形如陷阱，稱為勢阱。 就是電子的勢能圖像類似一個(gè)波的形狀，那么當(dāng)電子處于波谷，就好像處在一口井里，比較穩(wěn)定，很難跑出來。所以稱為勢井或勢阱。不單單是量子力學(xué)里有這個(gè)勢井，任何形式的勢只要具有這種樣子，我們都可以稱它有勢井/勢阱，比如重力勢井。量子力學(xué)與經(jīng)典物理的在這里有一個(gè)小小的差別，就是量子力學(xué)里，電子具有某些概率穿過勢井跑出來，稱之為隧道效應(yīng)，歡迎點(diǎn)擊下載電荷耦合器件原理PPT。

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第三章 電荷耦合器件 Charge-coupled device 電荷耦合器件（CCD）屬于一種集成電路，只不過它具有多種獨(dú)特功能。通過CCD可以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移（傳輸）、輸出、處理以及電子快門等一系列。 CCD是使用最廣泛的固體攝像器件，按照結(jié)構(gòu)可分為兩大類：線陣和面陣器件，它們的工作原理基本相同，但結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)。在測量領(lǐng)域，線陣CCD用的最多。本次重點(diǎn)介紹線陣CCD。 第三章 電荷耦合器件 Charge-coupled device 在MOS電容金屬電極上，加以脈沖電壓，排斥掉半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多數(shù)載流子，形成“勢阱”的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到信號(hào)電荷（少數(shù)載流子）的轉(zhuǎn)移。 電荷耦合元件(Charge-coupled Device)簡稱CCD，作為一種集成電路，CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。 名詞“勢阱”解釋概念 粒子在某力場中運(yùn)動(dòng)，勢能函數(shù)曲線在空間的某一有限范圍內(nèi)勢能最小，形如陷阱，稱為勢阱。 就是電子的勢能圖像類似一個(gè)波的形狀，那么當(dāng)電子處于波谷，就好像處在一口井里，比較穩(wěn)定，很難跑出來。所以稱為勢井或勢阱。不單單是量子力學(xué)里有這個(gè)勢井，任何形式的勢只要具有這種樣子，我們都可以稱它有勢井/勢阱，比如重力勢井。量子力學(xué)與經(jīng)典物理的在這里有一個(gè)小小的差別，就是量子力學(xué)里，電子具有某些概率穿過勢井跑出來，稱之為隧道效應(yīng)。隧道電子顯微鏡就是利用這個(gè)原理。名詞“勢阱”解釋第三章 電荷耦合器件 3.1 CCD的物理基礎(chǔ) 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.3 CCD的性能參數(shù) 3.4 圖像傳感器的應(yīng)用 3.1 電荷耦合器件的物理基礎(chǔ)電荷耦合器件是一種基于MOS晶體管的器件，由一系列MOS晶體管并列而成，對(duì)其工作原理的理解可以先從MOS結(jié)構(gòu)的晶體管物理特性入手。CCD的MOS結(jié)構(gòu)不是工作在半導(dǎo)體表面的反型層狀態(tài)，而是利用在電極下氧化物-半導(dǎo)體界面形成的深耗盡層工作的。CCD是基于非穩(wěn)態(tài)MOS電容器的器件。 3.1 電荷耦合器件的物理基礎(chǔ)信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移 CCD的基本功能是存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)移信息電荷為實(shí)現(xiàn)信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)換： 1、必須使MOS電容陣列的排列足夠緊密，以致相鄰MOS電容的勢阱相互溝通，即相互耦合。 2、控制相鄰MOC電容柵極電壓高低來調(diào)節(jié)勢阱深淺，使信號(hào)電荷由勢阱淺的地方流向勢阱深處 3、在CCD中電荷的轉(zhuǎn)移必須按照確定的方向。 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理定向轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)在CCD的MOS陣列上劃分成以幾個(gè)相鄰MOS電荷為一單元的無限循環(huán)結(jié)構(gòu)。每一單元稱為一位，將每—位中對(duì)應(yīng)位置上的電容柵極分別連到各自共同電極上，此共同電極稱相線。 一位CCD中含的電容個(gè)數(shù)即為CCD的相數(shù)。每相電極連接的電容個(gè)數(shù)一般來說即為CCD的位數(shù)。 通常CCD有二相、三相、四相等幾種結(jié)構(gòu)，它們所施加的時(shí)鐘脈沖也分別為二相、三相、四相。 當(dāng)這種時(shí)序脈沖加到CCD的無限循環(huán)結(jié)構(gòu)上時(shí)，將實(shí)現(xiàn)信號(hào)電荷的定向轉(zhuǎn)移。 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 CCD電荷的產(chǎn)生方式： 電壓信號(hào)注入 CCD在用作信號(hào)處理或存儲(chǔ)器件時(shí)，電荷輸入采用電注入。 CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)電壓或電流進(jìn)行采樣，將信號(hào)電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷。 光信號(hào)注入 CCD在用作圖像傳感時(shí)，信號(hào)電荷由光生載流子得到，即光注入 。電極下收集的電荷大小取決于照射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間。 3.2 電荷耦合器件的工作原理光注入：正面和背面光照式 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.2 電荷耦合器件的工作原理 3.3 電荷耦合器件的性能參數(shù) 4．3．2 CCD圖像傳感器利用CCD的光電轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移的雙重功能，得到幅度與各光生電荷包成正比的電脈沖序列，從而將照射在CCD上的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)移成了電信號(hào)“圖像”。由于CCD能實(shí)現(xiàn)低噪聲的電荷轉(zhuǎn)移，并且所有光生電荷都通過一個(gè)輸出電路檢測，且具有良好的—致性，因此，對(duì)圖像的傳感具有優(yōu)越的性能。線列和面陣 3.3.6 驅(qū)動(dòng)頻率 ①　驅(qū)動(dòng)頻率的下限 電荷從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極所用的時(shí)間t 必須小于少數(shù)載流子的平均壽命τi 則 ②　驅(qū)動(dòng)頻率的上限 電荷從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極的固有時(shí)間為τg 則 3.4圖像傳感器的應(yīng)用 3.4圖像傳感器的應(yīng)用 3.4圖像傳感器的應(yīng)用 1．尺寸測量 2． 用于光學(xué)文字識(shí)別裝置 (1)CCD線列圖像器件（2）面型固態(tài)圖像傳感器 1．尺寸測量 2． 用于光學(xué)文字識(shí)別裝置7Ci紅軟基地