辅助阅读材料 第三章光电转换器件 第三章光电转换器件 3.1光电二极管特性的实验研究 光电二极管的伏安特性指的是不同光照条件下输出光电流与偏压的关系，测 量原理图如图3.1所示，其中负载电阻的阻值为2.4KQ。 黑发计 光电二极管 电压源— L 图3.1光电二极管测量原理图 光源照度变化时回路测量的光生电流和反向偏压的数据如下表。 表3.1光电二极管伏安特性测量数据 偏压(V) 0-246-8-10 光照度50lx 光生电流(4)5.45.76.06.16.26.3 光照度100x光生电流(4)10.811.511,711.912.112.2 光照度200x 光生电流（4)21.122.42323.323.924 光照度300lx 光生电流(u4)31.433.434234.935.436.0 利用上述测量数据可绘制出光电二极管的伏安特性曲线，如下图
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 第三章 光电转换器件 3.1 光电二极管特性的实验研究 光电二极管的伏安特性指的是不同光照条件下输出光电流与偏压的关系，测 量原理图如图 3.1 所示，其中负载电阻 RL 的阻值为 2.4 KΩ 。 图 3.1 光电二极管测量原理图 光源照度变化时回路测量的光生电流和反向偏压的数据如下表。 表 3.1 光电二极管伏安特性测量数据 偏压（V） 0 -2 -4 -6 -8 -10 光照度 50lx 光生电流（μA ） 5.4 5.7 6.0 6.1 6.2 6.3 光照度 100lx 光生电流（μA ） 10.8 11.5 11.7 11.9 12.1 12.2 光照度 200lx 光生电流（μA ） 21.1 22.4 23 23.3 23.9 24 光照度 300lx 光生电流（μA ） 31.4 33.4 34.2 34.9 35.4 36.0 利用上述测量数据可绘制出光电二极管的伏安特性曲线，如下图。 1
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 光照度501x 光照度001 光照度3001x 8 10 反向偏压() 图3.2光电二极管的伏安特性曲线 3.2硅光电池特性的实验研究 3.2.1开路电压与短路电流 在太阳能电池的实际应用中，其开路电压和短路电流都不是靠计算而是实际 测量得到的，测量数据如下表所示。 表3.2硅光电池开路电压和短路电流测量数据 光照度x) 0 103050100200300 开路电压(mV) 0 360390400420440450 短路电流(uA) 10 4.011.8 20.042.289.3138.3
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 0 2 4 6 8 10 5 10 15 20 25 30 35 40 反向偏压(V) 光生电流(uA) 光照度50lx 光照度100lx 光照度200lx 光照度300lx 图 3.2 光电二极管的伏安特性曲线 3.2 硅光电池特性的实验研究 3.2.1 开路电压与短路电流 在太阳能电池的实际应用中，其开路电压和短路电流都不是靠计算而是实际 测量得到的，测量数据如下表所示。 表 3.2 硅光电池开路电压和短路电流测量数据 光照度(lx) 0 10 30 50 100 200 300 开路电压(mV) 0 360 390 400 420 440 450 短路电流(uA) 0 4.0 11.8 20.0 42.2 89.3 138.3 2
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 450 350 150 5010 光照度 200 250 图33硅光电池开路电日 120 50 100150200250 300 米照府(x) 图3.4硅光电池短路电流 3.2.2伏安特性 其伏安特性研究的是光电池在照度一定的情况下输出电流与电压随负载变化 的关系，测量原理如图3.5所示
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 光照度(lx) 开路电压(mV) 图 3.3 硅光电池开路电压 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 100 120 140 光照度(lx) 短路电流(uA) 图 3.4 硅光电池短路电流 3.2.2 伏安特性 其伏安特性研究的是光电池在照度一定的情况下输出电流与电压随负载变化 的关系，测量原理如图 3.5 所示。 3
轴助阅读材料 第三章光电转换器件 光电池 光照度 表) 图3.5硅光电池伏安特性测试原理图 表3,3硅光电池伏安特性测最数据 负载(2)2.4K 5.6K 10K 51K 100K 光照度电流(uA)19.8 19.7 19.1 6.9 3.5 50lx 电压(mV 61 135 222 389 399 光照度 电流(uA) 44.7 422 318 7.5 3.8 100 电压(mV) 157 294 373 422 426 光照度 电流(uA) 88.5 57 36.1 7.9 4 200x 电压(mV) 313 398 423 446 448 光照度 电流(uA) 104.7 60.7 37.7 8.2 4.1 300Ix电压(mV) 372 424 442 459 461 20 10o49 昭在9001 0光照度3001x 60 20 40 80 负载电阻(KQ) 图3.6不同照度条件下回路电流与负载电阻关系曲线图
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 图 3.5 硅光电池伏安特性测试原理图 表 3.3 硅光电池伏安特性测量数据 负载（Ω ） 2.4K 5.6K 10K 51K 100K 光照度 电流(uA) 19.8 19.7 19.1 6.9 3.5 50lx 电压(mV) 67 135 222 389 399 光照度 电流(uA) 44.7 42.2 31.8 7.5 3.8 100lx 电压(mV) 157 294 373 422 426 光照度 电流(uA) 88.5 57 36.1 7.9 4 200lx 电压(mV) 313 398 423 446 448 光照度 电流(uA) 104.7 60.7 37.7 8.2 4.1 300lx 电压(mV) 372 424 442 459 461 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 120 负载电阻(KΩ) 电流(uA) 光照度50lx 光照度100lx 光照度200lx 光照度300lx 图 3.6 不同照度条件下回路电流与负载电阻关系曲线图 4
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 500 300 20 200 ★光照度501x 光照度1001 100 光照度3001x % 20 40 80 100 负载电阻(K2) 图3.7不同照度条件下负载电压与电阻关系曲线图 3.3电荷耦合摄像器件 电荷耦合器件(CCD)与其它器件相比，最突出的特点是它以电荷作为信号 而其它大多数器件是以电流或电压作为信号。CCD的基本功能是电荷存储和电 荷转移，因此CCD工作过程就是信号电荷的产生、存储、传输和检测的过程， 其中电荷的产生依靠半导体的光电特性，用光注入的办法产生。 3.3.1电荷耦合器件工作原理 1.电荷存储 构成CCD的基本单元是MOS(金属一氧化物一半导体)电容器，如图3.8所 示。正像其它电容器一样，MOS电容器能够存储电荷。如果MOS结构中的半导 体是P型硅，当在金属电极（称为栅）上加一个正的阶梯电压时（衬底接地）， Si-SO界面处的电势（称为表面电势或界面势）发生相应变化，附近的P型硅中 多数载流子一孔穴被排斥，形成所谓耗尽层，如果栅电压VG超过MOS晶体管的 开启电压，则在Si-SO2界面处形成深度耗尽状态，由于电子在那里的势能较低， 可以形象的说在半导体表面形成了电子的势阱，可以用来存储电子。当半导体表 面存在势阱时，如果有信号电子（电荷）来到势阱或其附近，它们便可以聚集在 表面。随着电子来到势阱中，表面势将降低，耗尽层将变薄，将该过程描述为电 子逐渐填充势阱。势阱中能容纳多少个电子，取决于势阱的“深浅”，即表面势
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 0 20 40 60 80 100 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 负载电阻(KΩ) 电压(mA) 光照度50lx 光照度100lx 光照度200lx 光照度300lx 图 3.7 不同照度条件下负载电压与电阻关系曲线图 3.3 电荷耦合摄像器件 电荷耦合器件（CCD）与其它器件相比，最突出的特点是它以电荷作为信号， 而其它大多数器件是以电流或电压作为信号。CCD 的基本功能是电荷存储和电 荷转移，因此 CCD 工作过程就是信号电荷的产生、存储、传输和检测的过程， 其中电荷的产生依靠半导体的光电特性，用光注入的办法产生。 3.3.1 电荷耦合器件工作原理 1. 电荷存储 构成CCD的基本单元是MOS（金属—氧化物—半导体）电容器，如图 3.8 所 示。正像其它电容器一样，MOS电容器能够存储电荷。如果MOS结构中的半导 体是P型硅，当在金属电极（称为栅）上加一个正的阶梯电压时（衬底接地）， Si-SiO2界面处的电势（称为表面电势或界面势）发生相应变化，附近的P型硅中 多数载流子—孔穴被排斥，形成所谓耗尽层，如果栅电压VG超过MOS晶体管的 开启电压，则在Si-SiO2界面处形成深度耗尽状态，由于电子在那里的势能较低， 可以形象的说在半导体表面形成了电子的势阱，可以用来存储电子。当半导体表 面存在势阱时，如果有信号电子（电荷）来到势阱或其附近，它们便可以聚集在 表面。随着电子来到势阱中，表面势将降低，耗尽层将变薄，将该过程描述为电 子逐渐填充势阱。势阱中能容纳多少个电子，取决于势阱的“深浅”，即表面势 5
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 的大小，而表面势又随栅电压而变化，栅电压越大，势阱越深。如果没有外来的 信号电荷，耗尽层及其邻近区域在一定温度下产生的电子将逐渐填满势阱，这种 热产生的少数载流子电流叫做暗电流，以区别于光照下产生的载流子。因此电荷 耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态，才能存储电荷。 金 氧化层 信号电荷 入沟阻 p-Si 空屏 (aMOS电容器 (b)有信号电荷的势阱 图3.8电荷存储 2.电荷转移 典型的三相CCD结构如图3.9(a)所示。三相CCD有由每三个栅为一组的间 隔紧密的MOS结构组成的阵列，每相隔两个栅的栅电压连接到同一驱动信号上， 也称时钟脉冲。三相时钟脉冲的波形如图3.9(b)所示。在1，时刻，中，高电位， 中，、中，为低电位。此时中，电极下的表面势最大，势阱最深。假设此时已有信号 电荷（电子）注入，则电荷就被存储在中电极下的势阱中。2时刻，中、中高 电位，中，为低电位，则中、中，下的两个势阱的空阱深度相同，但因中下面有 存储电荷，则④，势阱的实际深度比中，电极下面的势阱浅，中下面的电荷将向④， 下面转移，直到两个势阱中具有同样多的电荷。1时刻，中，仍为高电位，巾仍 为低电位，而中，由高到低转变。此时，中下面的势阱逐渐变浅，使中下的剩余 电荷继续向巾下的势阱转移。1，时刻，巾，仍为高电位，中、中，为低电位，巾 下面的势阱最深，信号电荷都被转移到中，下面的势阱中，这与1时刻的情况相 似，但电荷包向右移动了一个电极的位置。上述各时刻的势阱分布及电荷包转移 情况如图3.9©)所示。当经过一个时钟周期T后，电荷包将向右转移三个电极位 置，即一个栅周期（也称一位）。因此时钟的周期变化就可使CCD中的电荷包在 电极下被转移到输出端，其工作过程从效果上看类似于数字电路中的位移寄有 器
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 的大小，而表面势又随栅电压而变化，栅电压越大，势阱越深。如果没有外来的 信号电荷，耗尽层及其邻近区域在一定温度下产生的电子将逐渐填满势阱，这种 热产生的少数载流子电流叫做暗电流，以区别于光照下产生的载流子。因此电荷 耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态，才能存储电荷。 (a) MOS 电容器 (b) 有信号电荷的势阱 图 3.8 电荷存储 2. 电荷转移 典型的三相 CCD 结构如图 3.9（a）所示。三相 CCD 有由每三个栅为一组的间 隔紧密的 MOS 结构组成的阵列。每相隔两个栅的栅电压连接到同一驱动信号上， 也称时钟脉冲。三相时钟脉冲的波形如图 3.9（b）所示。在 时刻， 1t Φ1高电位， Φ 2 、Φ 3为低电位。此时Φ1电极下的表面势最大，势阱最深。假设此时已有信号 电荷（电子）注入，则电荷就被存储在Φ1电极下的势阱中。 时刻， 2t Φ1、Φ 2 高 电位，Φ 3为低电位，则Φ1、Φ 2 下的两个势阱的空阱深度相同，但因Φ1下面有 存储电荷，则Φ1势阱的实际深度比Φ 2 电极下面的势阱浅，Φ1下面的电荷将向Φ 2 下面转移，直到两个势阱中具有同样多的电荷。 时刻， 3t Φ 2 仍为高电位，Φ 3仍 为低电位，而Φ1由高到低转变。此时，Φ1下面的势阱逐渐变浅，使Φ1下的剩余 电荷继续向Φ 2 下的势阱转移。 时刻， 4t Φ 2 仍为高电位，Φ1、Φ 3为低电位，Φ 2 下面的势阱最深，信号电荷都被转移到Φ 2 下面的势阱中，这与 时刻的情况相 似，但电荷包向右移动了一个电极的位置。上述各时刻的势阱分布及电荷包转移 情况如图 3.9(c)所示。当经过一个时钟周期 1t T 后，电荷包将向右转移三个电极位 置，即一个栅周期（也称一位）。因此时钟的周期变化就可使 CCD 中的电荷包在 电极下被转移到输出端，其工作过程从效果上看类似于数字电路中的位移寄存 器。 6
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 (b) 图3.9典型的三相电极结构及电荷转移 为了简化外围电路，发展了多种两相CCD结构。图3.10(a)为“阶梯氧化层” 两相电极结构。每一相电极下的绝缘层为阶梯状，由此形成的势阱也为阶梯状。 两相时钟波形如图3.10(b)所示，电荷的转移过程如图3.10(c)所示。 P-3i (c) 图3.10两相电极结构及电荷转移 由半导体物理可知，在垂直于界面的方向上，信号电荷的势能在界面 处最小。因此信号电荷只是在贴近界面的衬底层运动，将这种转移沟道在界 面的CCD器件称为表面沟道器件，即SCCD(Surface Channel CCD)。前面 介绍的就是表面沟道CCD器件。这种器件工艺简单，动态范围大，但信号 电荷在转移过程中受到表面态的影响，使转移速度和转移效率降低，不宜制 成长线阵及大面阵器件，工作频率一般低于1OMHz以下。为了避免或减轻 上述不足，研制了体内沟道器件（或埋沟道CCD),即BCCD(Bulk or Buried Channel CCD)。这种器件中，用离子注入方法改变转移沟道的结构，从而使 势能极小值脱离界面而进入村底内部，形成体内转移的沟道，避免了表面态 的影响，使得该器件的转移效率高达99.999%以上，工作频率可高达 100Mz,且能做成大规模器件。 3.电荷检测 电荷输出结构有多种形式，如“电流输出”结构、“浮置扩散输出”结构 及“浮置栅输出”结构。其中“浮置扩散输出”结构应用最为广泛，其原理结构
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 图 3.9 典型的三相电极结构及电荷转移 为了简化外围电路，发展了多种两相 CCD 结构。图 3.10(a)为“阶梯氧化层” 两相电极结构。每一相电极下的绝缘层为阶梯状，由此形成的势阱也为阶梯状。 两相时钟波形如图 3.10(b)所示，电荷的转移过程如图 3.10(c)所示。 图 3.10 两相电极结构及电荷转移 由半导体物理可知，在垂直于界面的方向上，信号电荷的势能在界面 处最小。因此信号电荷只是在贴近界面的衬底层运动，将这种转移沟道在界 面的 CCD 器件称为表面沟道器件，即 SCCD（Surface Channel CCD）。前面 介绍的就是表面沟道 CCD 器件。这种器件工艺简单，动态范围大，但信号 电荷在转移过程中受到表面态的影响，使转移速度和转移效率降低，不宜制 成长线阵及大面阵器件，工作频率一般低于 10MHz 以下。为了避免或减轻 上述不足，研制了体内沟道器件（或埋沟道 CCD），即 BCCD（Bulk or Buried Channel CCD）。这种器件中，用离子注入方法改变转移沟道的结构，从而使 势能极小值脱离界面而进入衬底内部，形成体内转移的沟道，避免了表面态 的影响， 使得该器件的转移效率高达 99.999%以上，工作频率可高达 100MHz，且能做成大规模器件。 3. 电荷检测 电荷输出结构有多种形式，如“电流输出”结构、“浮置扩散输出”结构 及“浮置栅输出”结构。其中“浮置扩散输出”结构应用最为广泛，其原理结构 7
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 如图3.11(a)所示。输出结构包括输出栅OG、浮置扩散区FD、复位栅R、复位 漏RD以及输出场效应管T等。所谓“浮置扩散“是指在P型硅衬底表面用V族 质扩散形成小块的+区域，当扩散区不被偏置，即处于浮置状态工作时，称作 “浮置扩散区”。 电荷包的输出过程如下：V为一定值的正电压，在OG电极下形成耗尽层， 使Φ，与D之间建立导电沟道。在Φ，为高电位期间，点荷包存储在中，电极下面， 随后复位栅R加正复位脉冲中，使FD区与RD区沟通，因VD为正十几伏的直流偏 置电压，则FD区的电荷被RD区抽走。复位正脉冲过去后FD区与RD区呈夹断状 态，FD区具有一定的浮置电位。之后，中，转变为低电位，Φ，下面的电荷包通 过OG下的沟道转移到FD区。此时FD区（即A点）的电位变化量为 4y,- (3.1) 式中QD是信号电荷包的大小，C是与FD区有关的总电容（包括输出管T 的输入电容、分布电容等)。输出过程的势阱分布如图3.11(b)所示，时钟波形与 输出电压波形图如图3.11(c)所示。 (a) p-Si FDn' RDn' 1 b) 复位司 浮置电平 图3.11信号电荷的检测 CCD输出信号的特点是：信号电压是在浮置电平基础上的负电压：每个电荷包 的输出占有一定的时间长度：在输出信号中叠加有复位期间的高电平脉冲。据此 特点，对CCD的输出信号进行处理时，较多地采用了取样技术，以去除浮置电平 复位高脉冲及抑制噪声。 3.3.2电荷耦合摄像器件工作原理
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 如图 3.11(a)所示。输出结构包括输出栅 OG、浮置扩散区 FD、复位栅 R、复位 漏 RD 以及输出场效应管 T 等。所谓“浮置扩散“是指在 P 型硅衬底表面用Ⅴ族 质扩散形成小块的 n+区域，当扩散区不被偏置，即处于浮置状态工作时，称作 “浮置扩散区”。 电荷包的输出过程如下：VOG为一定值的正电压，在OG电极下形成耗尽层， 使 与 Φ3 FD之间建立导电沟道。在Φ3为高电位期间，点荷包存储在 电极下面。 随后复位栅R加正复位脉冲 ,使FD区与RD区沟通，因V Φ3 ΦR RD为正十几伏的直流偏 置电压，则FD区的电荷被RD区抽走。复位正脉冲过去后FD区与RD区呈夹断状 态，FD区具有一定的浮置电位。之后，Φ3转变为低电位，Φ3下面的电荷包通 过OG下的沟道转移到FD区。此时FD区（即A点）的电位变化量为 C Q V FD A =Δ (3.1) 式中 是信号电荷包的大小， 是与 FD 区有关的总电容（包括输出管 T 的输入电容、分布电容等）。输出过程的势阱分布如图 3.11(b)所示，时钟波形与 输出电压波形图如图 3.11(c)所示。 QFD C 图 3.11 信号电荷的检测 CCD 输出信号的特点是：信号电压是在浮置电平基础上的负电压；每个电荷包 的输出占有一定的时间长度；在输出信号中叠加有复位期间的高电平脉冲。据此 特点，对 CCD 的输出信号进行处理时，较多地采用了取样技术，以去除浮置电平、 复位高脉冲及抑制噪声。 3.3.2 电荷耦合摄像器件工作原理 8
铺助阅读材料 第三章光电转换器件 将CCD的电荷存储、转移的概念与半导体的光电性质相结合，导致了摄 像器件的出现。电荷耦合摄像器件有多种分类方法，按结构可分为线阵CCD和面 阵CCD:按光谱可分为可见光CCD、红外CCD、X光CCD和紫外CCD。可见光CCD 又可分为黑白CCD、彩色CCD和微光CCD。此种重点介绍可见光CCD 1.线阵CCD 线阵CCD有双沟道传输与单沟道传输两种结构，如图3.12所示。在同样光 敏元数情况下，双沟道转移次数为单沟道的一半，故双沟道转移效率比单沟道高， 光敏元之间的最小中心距也可比单沟道小一半，双沟道传输的缺点是两路输出总 有一定的不对称。 出 光敏元 (a)单沟道传物 佰0里 出 ()双沟道传物 图3.12线阵CCD摄像器件 为了叙述方便，一单沟道传输器件为例说明其工作原理。图3.13是一个有N 各光敏元的线阵CCD。器件由光敏区、转移棚、模拟移位寄存器（即CCD)、 电荷注入电路、信号读出电路等几部分构成。 光敏区的N各光敏元排成一列，光敏元主要有两种结构：MOS结构好光电 二极管结构(CCPD)。由于CCPD无干涉效应、反射损失、以及对短波段的吸 收损失等，在灵敏度和光谱响应等光电特性方面优于MOS结构光敏元，所以目 前普遍采用光电二极管结构。转移栅位于光敏区和CCD之间，它用来控制光敏 元势阱中的信号电荷向CCD中转移。模拟移位寄存器（即CCD)通常有两相、 三相等几种结构，下面将以两相为例。一相位转移相，即光敏元下面的信号电荷 先转移到第一个电极下面。排列上，N位CCD与N个光敏元一一对齐，每一位 CCD有两相。最靠近输出端的那位CCD称为第一位，对应的光敏元为第一个光 敏元，依次及远。各光敏元通向CCD的各转移沟道之间有沟阻隔开，而且只能 通向每位CCD中的第一相。电荷注入部分主要用来检测器件的性能，在表面沟
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 将 CCD 的电荷存储、转移的概念与半导体的光电性质相结合，导致了摄 像器件的出现。电荷耦合摄像器件有多种分类方法，按结构可分为线阵 CCD 和面 阵 CCD；按光谱可分为可见光 CCD、红外 CCD、X 光 CCD 和紫外 CCD。可见光 CCD 又可分为黑白 CCD、彩色 CCD 和微光 CCD。此种重点介绍可见光 CCD。 1. 线阵 CCD 线阵 CCD 有双沟道传输与单沟道传输两种结构，如图 3.12 所示。在同样光 敏元数情况下，双沟道转移次数为单沟道的一半，故双沟道转移效率比单沟道高， 光敏元之间的最小中心距也可比单沟道小一半，双沟道传输的缺点是两路输出总 有一定的不对称。 图 3.12 线阵 CCD 摄像器件 为了叙述方便，一单沟道传输器件为例说明其工作原理。图 3.13 是一个有 N 各光敏元的线阵 CCD。器件由光敏区、转移栅、模拟移位寄存器（即 CCD）、 电荷注入电路、信号读出电路等几部分构成。 光敏区的 N 各光敏元排成一列，光敏元主要有两种结构：MOS 结构好光电 二极管结构（CCPD）。由于 CCPD 无干涉效应、反射损失、以及对短波段的吸 收损失等，在灵敏度和光谱响应等光电特性方面优于 MOS 结构光敏元，所以目 前普遍采用光电二极管结构。转移栅位于光敏区和 CCD 之间，它用来控制光敏 元势阱中的信号电荷向 CCD 中转移。模拟移位寄存器（即 CCD）通常有两相、 三相等几种结构，下面将以两相为例。一相位转移相，即光敏元下面的信号电荷 先转移到第一个电极下面。排列上，N 位 CCD 与 N 个光敏元一一对齐，每一位 CCD 有两相。最靠近输出端的那位 CCD 称为第一位，对应的光敏元为第一个光 敏元，依次及远。各光敏元通向 CCD 的各转移沟道之间有沟阻隔开，而且只能 通向每位 CCD 中的第一相。电荷注入部分主要用来检测器件的性能，在表面沟 9
辅助阅读材料 第三章光电转换器件 道器件中则用来注入“胖零”信号，填充表面态，以减小表面态的影响，提高转 移效率。信号输出部分前面己有介绍，此处不再重复。 光区 枝移撞 -Ⅲ CCD 0盈 CCD动脉 图3.13线阵CCD摄像器件的构成 转移脉冲一一 复位脉冲一 出信号一 ∫- 图3.14线阵CCD器件的工作波形 两相线阵CCPD器件的工作波形如图3.14所示，光敏单元始终进行光积分 当转移栅加高电平时，中电极下也为高电平，光敏区和中，电极下的势阱接通， N个光信号电荷包并行转移到所对应的那位CCD后中，随后转移棚加低电平， 将光敏区和中，电极下的势阱隔断，进行下一行积分。而N个电荷包依次沿着CCD 串行传输，每驱动一个周期，各信号电荷包向输出端方向转移一位，第一个驱动 周期输出的为第一个光敏元信号电荷包：第二个驱动周期输出的为第二个光敏元 信号电荷包，依次类推，第N个驱动周期传输出来的是第N个光敏元的信号电 荷包。当一行的N个信号全部读完，产生一个触发信号，使转移栅变为高电平， 将新一行的N个光信号电荷并行转移到CCD中，开始新一行信号的传输和读出， 周而复始。 2.面阵CCD 常见的面阵C©D摄像器件有两种：行间转移结构与帧转移结构。行间转移 结构如图3.15所示，采用用了光敏区和转移区相间排列的方式。它的结构相当 于将若干个单沟道传输的线阵CCD图像传感器按垂直方向并排，再在垂直阵列的 尽头防止一条水平CCD,水平CCD的每一位与垂直列CCD一一对应、相互衔接 10
辅助阅读材料 第三章 光电转换器件 道器件中则用来注入“胖零”信号，填充表面态，以减小表面态的影响，提高转 移效率。信号输出部分前面已有介绍，此处不再重复。 图 3.13 线阵 CCD 摄像器件的构成 图 3.14 线阵 CCD 器件的工作波形 两相线阵 CCPD 器件的工作波形如图 3.14 所示，光敏单元始终进行光积分， 当转移栅加高电平时，Φ1电极下也为高电平，光敏区和Φ1电极下的势阱接通， N 个光信号电荷包并行转移到所对应的那位 CCD 后中，随后转移栅加低电平， 将光敏区和Φ1电极下的势阱隔断，进行下一行积分。而 N 个电荷包依次沿着 CCD 串行传输，每驱动一个周期，各信号电荷包向输出端方向转移一位，第一个驱动 周期输出的为第一个光敏元信号电荷包；第二个驱动周期输出的为第二个光敏元 信号电荷包，依次类推，第 N 个驱动周期传输出来的是第 N 个光敏元的信号电 荷包。当一行的 N 个信号全部读完，产生一个触发信号，使转移栅变为高电平， 将新一行的 N 个光信号电荷并行转移到 CCD 中，开始新一行信号的传输和读出， 周而复始。 2. 面阵 CCD 常见的面阵 CCD 摄像器件有两种：行间转移结构与帧转移结构。行间转移 结构如图 3.15 所示，采用用了光敏区和转移区相间排列的方式。它的结构相当 于将若干个单沟道传输的线阵 CCD 图像传感器按垂直方向并排，再在垂直阵列的 尽头防止一条水平 CCD，水平 CCD 的每一位与垂直列 CCD 一一对应、相互衔接。 10