CCD传感器是电荷藕合器材的简称,它运用一种高感光度的半导体资料制成,CCD具有光电转化、信号贮存、搬运(传输)、输出、处理以及电子快门等多种共同功用,能把光线转变成电荷,通过模数转化器芯片转化成数字信号,数字信号通过紧缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因此能够垂手可得地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手法,根据需求和想像来修正图画。
CCD是美国贝尔实验室于1969年创造的,与电脑晶片CMOS技能类似,也可作电脑回忆体及逻辑运作晶片。CCD是一种特别的半导体资料,它是由很多独立的感光单元依照矩阵方式摆放组成的。CCD的感光才能比PMT低,但近年来CCD技能有了长足的前进。因为CCD的体积小、造价低,所以广泛运用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。现在大大都数码相机选用的图画传感器都是CCD。
CCD自身是不能分辩色彩的,所以,在实践运用时需求运用色彩滤镜,一般情况下就是在CCD器材的滤镜层涂上不同的色彩,其色块按G-R-G-B(绿-红-绿-蓝)的顺序摆放,使每一片滤镜单元下的感光单元感应不同的色彩。
CCD传感器的作业原理
CCD的根本单元是MOS电容器,这种电容器能存贮电荷,其结构如图 1 所示。以P型硅为例,在P型硅衬底上通过氧化在外表构成SiO2层,然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极,P 型硅里的大都载流子是带正电荷的空穴,少量载流子是带负电荷的电子,当金属电极上施加正电压时,其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排挤或招引。所以带正电的空穴被排挤到远离电极处,剩余不能移动的带负电的少量载流子在紧靠SiO2层构成负电荷层(耗尽层),这种现象便构成对电子而言的圈套,电子一旦进入就不能复出,故又称为电子势阱。
当器材遭到光照时(光可从各电极的缝隙间通过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,发生电子-空穴时,这时呈现的电子被招引存贮在势阱中,这些电子是能够传导的,光越强,势阱中搜集的电子越多,光弱则反之,这样就把光的强弱变成电荷的数量,完成了光和电的转化,而势阱中搜集的电子是被存贮状况即便中止光 137 照必定时间内也不会丢失,这就完成了对光照的回忆。
总归,上述结构实质上是个细小的MOS 电容,用它构成象素,既可“感光”又可留下 “潜影”,感光作用是靠光强发生的电子堆集电荷,潜影是各个象素留在各个电容里的电荷不等而构成的,若能设法把各个电容里的电荷顺次传送到他处,再组成行和帧并通过“显影”就完成了图象的传递。
CCD传感器的运用
1.小型化是非、五颜六色TV摄像机
2.传真通讯体系
3.光学字符辨认
4.工业检测与自动控制
5.医学标本剖析与检测(如血细胞剖析仪)
6.地理观测
7.军事
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