CCD傳感器是電荷藕合器件的簡稱，它使用一種高感光度的半導體材料制成，CCD具有光電轉(zhuǎn)換、信號儲存、轉(zhuǎn)移（傳輸）、輸出、處理以及電子快門等多種獨特功能，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內(nèi)部的閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。

CCD是美國貝爾實驗室于1969年發(fā)明的，與電腦晶片CMOS技術相似，也可作電腦記憶體及邏輯運作晶片。CCD是一種特殊的半導體材料，它是由大量獨立的感光單元按照矩陣形式排列組成的。CCD的感光能力比PMT低，但近年來CCD技術有了長足的進步。由于CCD的體積小、造價低，所以廣泛應用于掃描儀、數(shù)碼相機及數(shù)碼攝像機中。目前大多數(shù)數(shù)碼相機采用的圖像傳感器都是CCD。

CCD本身是不能分辨顏色的，所以，在實際應用時需要使用色彩濾鏡，一般情況下就是在CCD器件的濾鏡層涂上不同的顏色，其色塊按G-R-G-B（綠-紅-綠-藍）的順序排列，使每一片濾鏡單元下的感光單元感應不同的顏色。

CCD傳感器的工作原理

CCD的基本單元是MOS電容器，這種電容器能存貯電荷，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。以P型硅為例，在P型硅襯底上通過氧化在表面形成SiO2層，然后在SiO2 上淀積一層金屬為柵極，P 型硅里的多數(shù)載流子是帶正電荷的空穴，少數(shù)載流子是帶負電荷的電子，當金屬電極上施加正電壓時，其電場能夠透過SiO2絕緣層對這些載流子進行排斥或吸引。于是帶正電的空穴被排斥到遠離電極處，剩下不能移動的帶負電的少數(shù)載流子在緊靠SiO2層形成負電荷層（耗盡層），這種現(xiàn)象便形成對電子而言的陷阱，電子一旦進入就不能復出，故又稱為電子勢阱。

當器件受到光照時（光可從各電極的縫隙間經(jīng)過SiO2層射入，或經(jīng)襯底的薄P型硅射入），光子的能量被半導體吸收，產(chǎn)生電子-空穴時，這時出現(xiàn)的電子被吸引存貯在勢阱中，這些電子是可以傳導的，光越強，勢阱中收集的電子越多，光弱則反之，這樣就把光的強弱變成電荷的數(shù)量，實現(xiàn)了光和電的轉(zhuǎn)換，而勢阱中收集的電子是被存貯狀態(tài)即使停止光 137 照一定時間內(nèi)也不會損失，這就實現(xiàn)了對光照的記憶。

總之，上述結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是個微小的MOS 電容，用它構(gòu)成象素，既可“感光”又可留下 “潛影”，感光作用是靠光強產(chǎn)生的電子積累電荷，潛影是各個象素留在各個電容里的電荷不等而形成的，若能設法把各個電容里的電荷依次傳送到他處，再組成行和幀并經(jīng)過“顯影”就實現(xiàn)了圖象的傳遞。

CCD傳感器的應用

1．小型化黑白、彩色TV攝像機

2．傳真通訊系統(tǒng)

3．光學字符識別

4．工業(yè)檢測與自動控制

5．醫(yī)學標本分析與檢測（如血細胞分析儀）

6．天文觀測

7．軍事
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