這是ccd傳感器ppt，包括了CCD圖像傳感器簡介，CCD實(shí)物，常見的基于CCD光電耦器件的設(shè)備，CCD基本工作原理，信號電荷的檢測等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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ＣＣＤ（Charge Coupled Device ，感光耦合組件簡稱）是貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年發(fā)明的，由于它有光電轉(zhuǎn)換、信息存儲、延時和將電信號按順序傳送等功能，且集成度高、功耗低，因此隨后得到飛速發(fā)展，是圖像采集及數(shù)字化處理必不可少的關(guān)鍵器件，廣泛應(yīng)用于科學(xué)、教育、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、工業(yè)、軍事和消費(fèi)領(lǐng)域。 CCD實(shí)物 常見的基于CCD光電耦器件的設(shè)備 CCD圖像傳感器 CCD圖像傳感器是按一定規(guī)律排列的MOS（金屬—氧化物—半導(dǎo)體）電容器組成的陣列。在P型或N型硅襯底上生長一層很薄（約120nm）的二氧化硅，再在二氧化硅薄層上依次序沉積金屬或摻雜多晶硅電極（柵極），形成規(guī)則的MOS電容器陣列，再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片。 CCD傳感器的基本結(jié)構(gòu) CCD基本結(jié)構(gòu)分兩部分： 1.MOS（金屬—氧化物—半導(dǎo)體）光敏元陣列； 2.讀出移位寄存器。 電荷耦合器件是在半導(dǎo)體硅片上制作成百上千個光敏元，一個光敏元又稱一個像素，在半導(dǎo)體硅平面上光敏元按線陣或面陣有規(guī)則地排列。 MOS光敏元結(jié)構(gòu) MOS（Metal Oxide Semiconductor，MOS）電容器是構(gòu)成CCD的最基本單元。 CCD分辨率 分辨率指的是ＣＣＤ中有多少像素，也就是ＣＣＤ上有多少感光組件，分辨率是圖像傳感器的重要特性。 （像素=分辨率長寬數(shù)值相乘，如：640X480=307200，就是30W像素） CCD分辨率主要取決于CCD芯片的像素?cái)?shù)。 其次，還受到傳輸效率的影響。高度集成的光敏單元可以獲得高分辨率。但光敏單元的尺寸的減少將導(dǎo)致靈敏度的降低。 CCD基本工作原理 CCD工作過程的第一步是電荷的產(chǎn)生。CCD可以將入射光信號轉(zhuǎn)換為電荷輸出，依據(jù)的是半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)（也就是光生伏打效應(yīng)）。 信號電荷的產(chǎn)生（示意圖） CCD工作過程的第二步是信號電荷的收集，就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。當(dāng)金屬電極上加正電壓時，由于電場作用，電極下P型硅區(qū)里空穴被排斥入地成耗盡區(qū)。對電子而言，是一勢能很低的區(qū)域，稱“勢阱”。有光線入射到硅片上時，光子作用下產(chǎn)生電子—空穴對，空穴被電場作用排斥出耗盡區(qū)，而電子被附近勢阱（俘獲），此時勢阱內(nèi)吸的光子數(shù)與光強(qiáng)度成正比。 一個MOS結(jié)構(gòu)元為MOS光敏元或一個像素，把一個勢阱所收集的光生電子稱為一個電荷包；CCD器件內(nèi)是在硅片上制作成百上千的MOS元，每個金屬電極加電壓，就形成成百上千個勢阱；如果照射在這些光敏元上是一幅明暗起伏的圖象，那么這些光敏元就感生出一幅與光照度響應(yīng)的光生電荷圖象。這就是電荷耦合器件的光電物理效應(yīng)基本原理。 信號電荷的存儲（示意圖） 在柵極G電壓為零時，P型半導(dǎo)體中的空穴(多數(shù)載流子)的分布是均勻的。當(dāng)施加正偏壓UG(此時UG小于p型半導(dǎo)體的閩值電壓Uth)，空穴被排斥，產(chǎn)生耗盡區(qū)。電壓繼續(xù)增加，則耗盡區(qū)將進(jìn)一步向半導(dǎo)體內(nèi)延伸。 CCD工作過程的第三步是信號電荷包的轉(zhuǎn)移，就是將所收集起來的電荷包從一個像元轉(zhuǎn)移到下一個像元，直到全部電荷包輸出完成的過程。 通過按一定的時序在電極上施加高低電平，可以實(shí)現(xiàn)光電荷在相鄰勢阱間的轉(zhuǎn)移。 圖中CCD的四個電極彼此靠的很近。假定一開始在偏壓為10V的(1)電極下面的深勢阱中，其他電極加有大于閾值的較低的電壓(例如2V)，如圖(a)所示。一定時刻后，(2)電極由2V變?yōu)?0V，其余電極保持不變，如圖(b)。因?yàn)?1)和(2)電極靠的很近(間隔只有幾微米)，它們各自的對應(yīng)勢阱將合并在一起，原來在(1)下的電荷變?yōu)?1)和(2)兩個電極共有，圖(C)示。此后，改變(1)電極上10V電壓為2 V，(2)電極上10V不變，如圖(d)示，電荷將轉(zhuǎn)移到(2)電極下的勢阱中。由此實(shí)現(xiàn)了深勢阱及電荷包向右轉(zhuǎn)移了一個位置。 按照像素排列方式的不同，可以將CCD分為線陣和面陣兩大類。 提高分辨率與單純增加像素?cái)?shù)之間存在著一種矛盾。富士公司對人類視覺進(jìn)行了全面研究，研制出了超級CCD ( Super CCD) 。 超級CCD的性能提升 1.分辨力 獨(dú)特的45°蜂窩狀像素排列，其分辨力比傳統(tǒng)CCD 高60%。 2.感光度、信噪比、動態(tài)范圍 像敏元光吸收效率的提高使這些指標(biāo)明顯改善，在300 萬像素時提升達(dá)130% 。 3.彩色還原 由于信噪比提高，且采用專門LSI 信號處理器，彩色還原能力提高50%。 CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網(wǎng)膜是由負(fù)責(zé)光強(qiáng)度感應(yīng)的桿細(xì)胞和色彩感應(yīng)的錐細(xì)胞，分工合作組成視覺感應(yīng)。 CCD經(jīng)過長達(dá)35年的發(fā)展，大致的形狀和運(yùn)作方式都已經(jīng)定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。 CCD傳感器應(yīng)用 CCD應(yīng)用技術(shù)是光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù)，作為一種非常有效的非接觸檢測方法，CCD被廣泛用于在線檢測尺寸、位移、速度、定位和自動調(diào)焦等方面。CCD傳感器應(yīng)用時是將不同光源與透鏡、鏡頭、光導(dǎo)纖維、濾光鏡及反射鏡等各種光學(xué)元件結(jié)合，主要用來裝配輕型攝像機(jī)、攝像頭、工業(yè)監(jiān)視器。 自動流水線裝置，機(jī)床、自動售貨機(jī)、自動監(jiān)視裝置、指紋機(jī)； 作為機(jī)器人視覺系統(tǒng)； 用于傳真技術(shù)，文字、圖象、車牌識別。例如用CCD識別集成電路焊點(diǎn)圖案，代替光點(diǎn)穿孔機(jī)的作用； M2A攝影膠囊（Mouth anus），由發(fā)光二極管做光源，CCD做攝像機(jī)，每秒鐘兩次快門，信號發(fā)射到存儲器，存儲器取下后接入計(jì)算機(jī)將圖像進(jìn)行下載。 實(shí)例 測量拉絲過程中絲的線徑、軋鋼的直徑、機(jī)械加工的軸類或桿類的直徑等等，這里以玻璃管直徑與壁厚的測量為例。 CCD與CMOS比較 圖像傳感器可以分為兩類： 1、CCD：電荷耦合器件。CCD的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗高。在網(wǎng)絡(luò)攝像頭產(chǎn)品上，很少采用CCD圖像傳感器。 2、CMOS：（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體）。CMOS的優(yōu)點(diǎn)是集成度高，功耗較低、成本低，對光源要求高。 CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上，工作原理沒有本質(zhì)的區(qū)別。 在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定距離的。但由于低廉的價(jià)格以及高度的整合性，因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。 目前，主流的手機(jī)用的都是CMOS傳感器，如三星Galaxy Note 2、iPhone 5、小米2、魅族MX四核版、諾基亞Lumia 800等。9hC紅軟基地

ccd工作原理ppt課件：這是一個關(guān)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(zhuǎn)移，電荷包的測量，CCD與CMOS比較，小結(jié)等內(nèi)容，CCD成像技術(shù)及其在遙感中的應(yīng)用 第二章 CCD工作原理內(nèi)容 CCD工作過程電荷的生成電荷的收集電荷包的轉(zhuǎn)移電荷包的測量 CCD與CMOS比較小結(jié) CCD的工作過程電荷的生成電荷的生成 能帶理論復(fù)習(xí)電荷的生成 能帶理論復(fù)習(xí) 通過加熱或光照，處于價(jià)帶的電子可以被激發(fā)到導(dǎo)帶。把電子由價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需的能量要超過價(jià)帶與導(dǎo)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(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能隙(Eg)，就可以把一個電子激發(fā)到導(dǎo)帶而成為自由電子。用公式表示如下: 電荷的生成 光電效應(yīng)中有一個臨界波長（ ），定義為：電荷的生成 能帶理論復(fù)習(xí) 電子一旦被激發(fā)到導(dǎo)帶，它就可以在單晶硅的晶格附近自由運(yùn)動了，歡迎點(diǎn)擊下載ccd工作原理ppt課件。