第六章图像传感器检测系统PPT课件

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1、 第六章第六章0755-833764896.1 固体图像传感器检测技木固体图像传感器检测技木 第六章第六章0755-83376489电荷耦合器件电荷耦合器件 第六章第六章0755-83376489 电荷耦合器件电荷耦合器件(chargeCoupled Devices)简称简称 CCD，是，是1970年由美国贝尔实验室年由美国贝尔实验室首先研制出来的新型固体器件。作为首先研制出来的新型固体器件。作为MOS技术的延伸而产生的一种半导体器技术的延伸而产生的一种半导体器件。件。第六章第六章0755-83376489 CCD作为一种多功能器件，有三大应用作为一种多功能器件，有三大应用领域：摄像、信号处理

2、和存贮。特别是领域：摄像、信号处理和存贮。特别是在摄像领域，作为二维传感器件，在摄像领域，作为二维传感器件，CCD与真空摄像器件相比，具有无灼伤，无与真空摄像器件相比，具有无灼伤，无滞后，体积小，低功耗、低价格、长寿滞后，体积小，低功耗、低价格、长寿命等优点。命等优点。第六章第六章0755-83376489 广播级电视摄像机中，广播级电视摄像机中，CCD摄像机可与摄像机可与真空器件摄像机真空器件摄像机“平分秋色平分秋色”。而在闭。而在闭路电视、家庭用摄像方面，路电视、家庭用摄像方面，CCD摄像机摄像机则呈现出则呈现出“一统天下一统天下”的趋势。的趋势。在工业、军事和科学研究等领域中的应在工业、

3、军事和科学研究等领域中的应用，如方位测量、遥感遥测、图像制导，用，如方位测量、遥感遥测、图像制导，图像识别等方面更呈现出其高分辫力，图像识别等方面更呈现出其高分辫力，高准确度，高可靠性等突出优点。高准确度，高可靠性等突出优点。第六章第六章0755-83376489 图像传感器实际上只能记录光线的灰图像传感器实际上只能记录光线的灰度，也就是说，它能记录光线的强弱，度，也就是说，它能记录光线的强弱，但却没有办法分辨颜色，而我们最需要但却没有办法分辨颜色，而我们最需要的却是光线的颜色。目前的却是光线的颜色。目前CCD主要的解主要的解决方式是在每一个光电二极管上都采用决方式是在每一个光电二极管上都采用

4、了滤光器，使对应的光电二极管只能记了滤光器，使对应的光电二极管只能记录相应单色光。录相应单色光。第六章第六章0755-83376489 各种单色分别被相邻的光电二极管记各种单色分别被相邻的光电二极管记录下来，生成的图像颜色是分离的，最录下来，生成的图像颜色是分离的，最后还需要通过一些处理过程把这些数值后还需要通过一些处理过程把这些数值合成为彩色的图像。数码相机里面，这合成为彩色的图像。数码相机里面，这个处理过程称之为插值。通常的做法是个处理过程称之为插值。通常的做法是计算计算1个像素周围个像素周围8个像素的颜色值，然个像素的颜色值，然后根据它自身所记录的颜色值，结合计后根据它自身所记录的颜色值

5、，结合计算出最终像素的混合颜色值。算出最终像素的混合颜色值。第六章第六章0755-83376489 CCDCCD摄像机技术的发展趋势及应用前景摄像机技术的发展趋势及应用前景由于由于CCD摄像机所具有的各种突出优点，所以从发摄像机所具有的各种突出优点，所以从发明至今仅明至今仅20多年其发展速度惊人。近多年其发展速度惊人。近10年来，年来，CCD摄像机的应用已深入到各个领域，可以说是跨行业、摄像机的应用已深入到各个领域，可以说是跨行业、跨专业多方面应用的一种光电产品。它的用量以每年跨专业多方面应用的一种光电产品。它的用量以每年20%的速度递增。的速度递增。第六章第六章0755-83376489 C

6、CD传感器有两种传感器有两种 第一、特殊第一、特殊CCD传感器，如红外传感器，如红外CCD芯芯片（红外焦平面阵列器件）、高灵敏度片（红外焦平面阵列器件）、高灵敏度背照式和电子轰击式背照式和电子轰击式CCD、EBCCD等，等，另外还有大靶面如另外还有大靶面如20482048、40964096可见光可见光CCD传感器、宽光传感器、宽光谱范围（紫外光谱范围（紫外光可见光可见光近红外光近红外光3-5m中红外光中红外光8-14um远红外光远红外光)焦平面阵列传感器等。目前已有商业化焦平面阵列传感器等。目前已有商业化产品产品,并广泛应用于各个领域。并广泛应用于各个领域。第六章第六章0755-8337648

7、9CCD摄像机应用领域的发展趋势摄像机应用领域的发展趋势 1、CCD摄像机的应用领域摄像机的应用领域 CCD摄像机应用领域在不断的扩展，摄像机应用领域在不断的扩展，应用技术的深化又促进应用技术的深化又促进CCD摄像机的多摄像机的多样化产品的生产。样化产品的生产。总体有总体有MOBILE、PUBLIC、HOME三三个方面，其中有：个方面，其中有：第六章第六章0755-83376489（1）Camcorder摄录一体化摄录一体化CCD摄像摄像机。从中国电子工业部市场预测数据获机。从中国电子工业部市场预测数据获悉，悉，2000年需求量可达年需求量可达150万台。万台。（2）TVphone据资料介绍，

8、有些移动据资料介绍，有些移动电话公司正在研发可带视频图像摄入和电话公司正在研发可带视频图像摄入和显示的手机即大哥大。显示的手机即大哥大。第六章第六章0755-83376489（3）PCcamera到到21世纪初叶，随着世纪初叶，随着电脑网络系统的发展，电脑网络系统的发展，PCCamera作为作为电脑前端和图像输入系统，电脑前端和图像输入系统，CCD摄像机摄像机将以不可阻挡的发展势头深入到各种电将以不可阻挡的发展势头深入到各种电脑应用的方方面面，也会很快进入家庭。脑应用的方方面面，也会很快进入家庭。借助电脑网络，实现音、视频同步远程借助电脑网络，实现音、视频同步远程通讯。预计到通讯。预计到200

9、0年，我国年，我国PC机年销机年销量将为量将为1056万台，仅按计算机配套率万台，仅按计算机配套率20%估算，估算，PCcamera的需求量将为的需求量将为211.2万台。万台。第六章第六章0755-83376489（4）Doorphone随着住宅商品化，各随着住宅商品化，各种现代化住宅楼像雨后春笋般拨地而起，种现代化住宅楼像雨后春笋般拨地而起，民用住宅的安全防范已提到日程上来，民用住宅的安全防范已提到日程上来，许多住宅可在室内及时地看到来访客人许多住宅可在室内及时地看到来访客人的实时图像和室外局部区域的情况，也的实时图像和室外局部区域的情况，也为防范坏人入室作案起到有效的监控作为防范坏人入室

10、作案起到有效的监控作用。用。第六章第六章0755-83376489（5）Scanner由于计算机网络的普及，由于计算机网络的普及，所以为了提高各种资料、文字的输入速所以为了提高各种资料、文字的输入速度，可采用各种扫描仪，读取经过文字度，可采用各种扫描仪，读取经过文字识别的资料，可将读入的文字资料转换识别的资料，可将读入的文字资料转换成文件存入计算机进行编辑，以便在网成文件存入计算机进行编辑，以便在网络上交流。按络上交流。按PC机配套率机配套率10%计算，计算，可需线阵和面阵可需线阵和面阵CCD传感器传感器105.6万台。万台。第六章第六章0755-83376489（6）BarCodeRegis

11、ter（BCR）条形）条形码记录器在各种商业流通领域如商场、码记录器在各种商业流通领域如商场、仓储连锁店等普遍采用。条形码物品记仓储连锁店等普遍采用。条形码物品记录识别系统与计算机联网可随时取得各录识别系统与计算机联网可随时取得各种数据。种数据。（7）Medical医用显微内窥镜利用超小医用显微内窥镜利用超小型的型的CCD摄像机或光纤图像传输内窥镜摄像机或光纤图像传输内窥镜系统，可以实现人体显微手术，减小手系统，可以实现人体显微手术，减小手术刀口的尺寸，减小伤口感染的可能性，术刀口的尺寸，减小伤口感染的可能性，减轻病人的痛苦。同时还可进行实时远减轻病人的痛苦。同时还可进行实时远程会诊和现场教学

12、。程会诊和现场教学。第六章第六章0755-83376489（8）VehicleCamera在各种车辆中加在各种车辆中加装装CCD摄像机可以使驾驶人员借助车内摄像机可以使驾驶人员借助车内CCD摄像机、车上的后视镜系统和驾驶摄像机、车上的后视镜系统和驾驶员前面的显示器，不仅可随时看到车内员前面的显示器，不仅可随时看到车内的情况，而且可在倒车时观察后面的道的情况，而且可在倒车时观察后面的道路情况，在向前行进过程中也能随时看路情况，在向前行进过程中也能随时看到后方车辆所保持的距离，提高了行车到后方车辆所保持的距离，提高了行车安全。安全。第六章第六章0755-83376489（9）ClosedCircu

13、itTelevision（CCTV）CCTV是近几年被大家广泛注是近几年被大家广泛注意的电视监控系统，目前，已发展成为意的电视监控系统，目前，已发展成为一种新的产业。以一种新的产业。以CCD摄像机为主要前摄像机为主要前端传感器，带动了一系列各种配套的主端传感器，带动了一系列各种配套的主机和配套设备以及传输设备的研制和生机和配套设备以及传输设备的研制和生产企业。产企业。第六章第六章0755-83376489（11）PersonalDataAssistant（PDA）个人数据秘书系统是一种体积）个人数据秘书系统是一种体积小于笔记本的电脑，是功能齐全的计算小于笔记本的电脑，是功能齐全的计算机系统，可

14、以完成多种数据管理功能，机系统，可以完成多种数据管理功能，并可借助移动电话上的并可借助移动电话上的Internet网进行网进行远程传送资料、发传真等。远程传送资料、发传真等。第六章第六章0755-83376489（12）DigitalSignalCamera（DSC）数码照相机是近两三年投放市场的一种数码照相机是近两三年投放市场的一种新型照相机。由新型照相机。由CCD传感器采集的图像传感器采集的图像信号经过数字处理后，可被记录在磁卡信号经过数字处理后，可被记录在磁卡上，由计算机读取磁卡上的图像数据再上，由计算机读取磁卡上的图像数据再现出图像，并可借助各种图像处理软件现出图像，并可借助各种图像处

15、理软件进行图像编辑和图像处理。进行图像编辑和图像处理。第六章第六章0755-833764891 CCD的物理基础的物理基础 CCD是基于是基于 MOS(金属金属氧化物氧化物半导半导体体)电容器在非稳态下工作的一种器件。电容器在非稳态下工作的一种器件。因此，必须了解因此，必须了解 MOS电容器的稳态和非电容器的稳态和非稳态工作及其与稳态工作及其与 CCD的关系。的关系。第六章第六章0755-833764891.1 稳态下的稳态下的 MOS电容器电容器 (一一)理想理想 MOS系统系统 MOS结构如图结构如图13l所示。在硅片上，生长一层所示。在硅片上，生长一层 SiO2层层 F，厚度为厚度为do

16、x 再蒸镀上一层金属铝作为栅电极。硅下端制成欧再蒸镀上一层金属铝作为栅电极。硅下端制成欧姆接触，便构成一个姆接触，便构成一个 MOS二极管或二极管或 MOS电容器。电容器。VG为加为加在栅电极上的偏压，当栅电极对地为正时，则在栅电极上的偏压，当栅电极对地为正时，则 VG为正；反为正；反之，之，VG为负。为负。第六章第六章0755-83376489 半导体作为底电极，称为半导体作为底电极，称为“衬底衬底”。衬底分为。衬底分为 P型硅衬底和型硅衬底和 N型硅衬底，它对应不同的沟道型硅衬底，它对应不同的沟道形式，由于电子迁移率高，所以，大多数形式，由于电子迁移率高，所以，大多数 CCD选用选用 P型

17、硅衬底。下面以型硅衬底。下面以 P型硅衬底型硅衬底 MOS电容器为参照进行说明。电容器为参照进行说明。第六章第六章0755-83376489 MOS电容器的状态是随栅极电压电容器的状态是随栅极电压 VG的变化而不同的。在的变化而不同的。在 VG为零时，为零时，Si表面没有电场的作用，其载流子浓度与体内一表面没有电场的作用，其载流子浓度与体内一样。样。Si本身呈电中性，电子能量从体内到表面都相等，所以本身呈电中性，电子能量从体内到表面都相等，所以能带是平坦的，不存在表面空间电荷区。这种状态称为能带是平坦的，不存在表面空间电荷区。这种状态称为 “平带状态平带状态”。第六章第六章0755-83376

18、489 当在栅极加上电压，即当在栅极加上电压，即 VG不为零时，不为零时，Si表面的电荷表面的电荷和电势分布可通过求解下面的泊松方程式得到：和电势分布可通过求解下面的泊松方程式得到：式中，式中，为电荷密度；为电荷密度；为硅的介电常数。下面分三为硅的介电常数。下面分三种情况讨论：种情况讨论：第六章第六章0755-83376489 1 VG 0的多数载流子积累状态的多数载流子积累状态当在金属栅极上加上直流负偏压，即当在金属栅极上加上直流负偏压，即 VG 0时，电场使时，电场使 Si内内一部分可移动空穴集中到一部分可移动空穴集中到 SiSiOz界面，在界面，在 Si表面形成多表面形成多数载流子积累层

19、。这种状态称为数载流子积累层。这种状态称为“积累状态积累状态”。当达到热。当达到热平衡时，平衡时，VG的一部分降落在的一部分降落在 SiOz层内，其余部分将作用于层内，其余部分将作用于半导体表面而引起表面势半导体表面而引起表面势Vs。由于。由于Vs 0，则，则-eVs 0，表，表面处能带向上弯曲，从而导致表面附近的价带中比体内有面处能带向上弯曲，从而导致表面附近的价带中比体内有更多的空穴，使表面呈现强更多的空穴，使表面呈现强 P型。型。第六章第六章0755-83376489 为了保持为了保持 MOS系统的电中性条件，金属栅极上的负电系统的电中性条件，金属栅极上的负电荷与半导体积累层中的正电荷正

20、好相互补偿。但金属的荷与半导体积累层中的正电荷正好相互补偿。但金属的费米能级与半导体的费米能级并不费米能级与半导体的费米能级并不 相等，即相等，即EFM EFS，其差值正好是其差值正好是 VG与电子电荷的乘积。若此时在与电子电荷的乘积。若此时在 VG上叠上叠加交流小信号时，积累在界面处的空穴数将相应于交流加交流小信号时，积累在界面处的空穴数将相应于交流信号的变化而变化。信号的变化而变化。第六章第六章0755-83376489交流响应的时间为交流响应的时间为。，这里，这里是硅是硅电阻率。硅的响应时间电阻率。硅的响应时间 约为约为10-12S所以，所以，积累状态下可将半导体衬底同金属板一积累状态下

21、可将半导体衬底同金属板一样对待，则每单位栅面积下的样对待，则每单位栅面积下的 MOS电容电容为为 式中，式中，ox为为 SiOz的介电常数。的介电常数。第六章第六章0755-83376489 2 VG 0的多数载流子耗尽状态的多数载流子耗尽状态 当在栅电极上加上当在栅电极上加上 VG 0的小电压时，的小电压时，P型衬底中的空穴型衬底中的空穴从界面处被排斥到衬底的另一侧，在从界面处被排斥到衬底的另一侧，在 Si表面处留下一层离化表面处留下一层离化的受主离子，这种状态称为多数载流子的受主离子，这种状态称为多数载流子“耗尽状态耗尽状态”。这种。这种情况相当于情况相当于 MOS电容器充负电。可将空间电

22、荷区中的负电电容器充负电。可将空间电荷区中的负电荷密度写为荷密度写为 第六章第六章0755-83376489 但由于是但由于是 P型村底，故型村底，故 ND0；在耗尽时，空间；在耗尽时，空间电荷区中电荷区中p(x)NA,空间电荷区中的电子浓度空间电荷区中的电子浓度n(x)p0表面处电子浓度可写为表面处电子浓度可写为式中，式中，no和和p0分别为分别为 p型半导体内热平型半导体内热平衡时的电子浓度和空穴浓度。衡时的电子浓度和空穴浓度。第六章第六章0755-83376489 通常发生强反型的条件写成通常发生强反型的条件写成从式中可以看出，半导体衬底掺杂浓度从式中可以看出，半导体衬底掺杂浓度 NA越

23、高，半导体表面越不易反型。越高，半导体表面越不易反型。第六章第六章0755-83376489 在强反型状态下，表面处电子浓度随在强反型状态下，表面处电子浓度随VS增加呈指数地增长，而增加呈指数地增长，而VS随耗尽层宽度随耗尽层宽度 xd呈二次函数增加。因此，一旦出现反呈二次函数增加。因此，一旦出现反型层，即使提高栅电压，使栅极的正电型层，即使提高栅电压，使栅极的正电荷进一步增加，但由于反型层中的电子荷进一步增加，但由于反型层中的电子也增加而维持平衡，结果耗尽层宽度几也增加而维持平衡，结果耗尽层宽度几乎不变，即达到耗尽层宽度最大值。乎不变，即达到耗尽层宽度最大值。可得可得 第六章第六章0755-

24、83376489该式也表明在一定温度下，该式也表明在一定温度下，NA越大，则越大，则xdmax越小。聚集在反型层中的电子由耗越小。聚集在反型层中的电子由耗尽层中的热激发产生的电子尽层中的热激发产生的电子空穴对供空穴对供给。由于这种机构产生比较缓慢，即使给。由于这种机构产生比较缓慢，即使在直流电压上叠加上小的交流电压，反在直流电压上叠加上小的交流电压，反型层的电子数也不能响应这种交流变化。型层的电子数也不能响应这种交流变化。所以在强反型状态下，耗尽层达到最大所以在强反型状态下，耗尽层达到最大宽度宽度 xdmax而且不随而且不随 VG而变化，而变化，MOS电电容将达到极小值并大致保持恒定。容将达到

25、极小值并大致保持恒定。第六章第六章0755-83376489 在在 MOS结构中，表面出现强反型状态结构中，表面出现强反型状态时对应的外加偏压时对应的外加偏压 VG称为阈值电压称为阈值电压(又又叫开启电压叫开启电压)，常用，常用 Vth表示。表示。第六章第六章0755-83376489 从图中的能带看到，对表面反型层的电子来从图中的能带看到，对表面反型层的电子来说，一边是说，一边是 SiO2绝缘层，它的导带比半导体高绝缘层，它的导带比半导体高许多。另一边是弯曲的导带形成的一个陡坡，许多。另一边是弯曲的导带形成的一个陡坡，其代表由空间电荷区电场形成的势垒。其代表由空间电荷区电场形成的势垒。第六章

26、第六章0755-83376489 所以，反型层中的电子实际上是被限制在表面所以，反型层中的电子实际上是被限制在表面附近能量最低的一个狭窄区域。因此，常称反附近能量最低的一个狭窄区域。因此，常称反型层为沟道。型层为沟道。P型半导体的表面反型层是由电型半导体的表面反型层是由电子构成的，所以称为子构成的，所以称为 N沟道。反之，沟道。反之，N型半导型半导体称为体称为 P沟道。沟道。第六章第六章0755-833764892 CCD的工作原理和结构的工作原理和结构 CCD是一行行紧密排列在硅衬底上的是一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列，它具有存储和转移信电容器阵列，它具有存储和转移信息的能力，故

27、又称为动态移位寄存器。息的能力，故又称为动态移位寄存器。为了了解为了了解 CCD的工作原理，必须了解的工作原理，必须了解MOS电容之间的耗尽层耦合。电容之间的耗尽层耦合。第六章第六章0755-833764892.1 耗尽层耦合耗尽层耦合 考察两个间隔较大的考察两个间隔较大的 MOS电容器，在两个金属栅极之电容器，在两个金属栅极之间没有被金属覆盖那部分的氧化物下的表面势，将由氧间没有被金属覆盖那部分的氧化物下的表面势，将由氧化层上面的情况、固定氧化物电荷化层上面的情况、固定氧化物电荷 Qf及衬底掺杂浓度及衬底掺杂浓度等确定。等确定。第六章第六章0755-83376489在这种情况下，不可能使一个

28、在这种情况下，不可能使一个 MOS电容器中存贮的信息电容器中存贮的信息电荷转移到另一个电荷转移到另一个 MOS电容器中。电容器中。第六章第六章0755-83376489 当两个金属栅极彼此足够靠近时，其间隙下的表面势将当两个金属栅极彼此足够靠近时，其间隙下的表面势将由两个金属栅极上的电位决定，从而就能够形成两个由两个金属栅极上的电位决定，从而就能够形成两个 MOS电容器下面耗尽层的耦合，使一个电容器下面耗尽层的耦合，使一个 MOS电容器中电容器中存贮的信号电荷转移到下一个存贮的信号电荷转移到下一个 MOS电容器中去电容器中去.第六章第六章0755-83376489 CCD能否成功地工作，首先决

29、定于金属电极的排布情能否成功地工作，首先决定于金属电极的排布情况。为了找出最佳的间隙宽度，必须对各种尺寸的器件况。为了找出最佳的间隙宽度，必须对各种尺寸的器件求解二维泊松方程并给出表面势作为间隙的函数曲线。求解二维泊松方程并给出表面势作为间隙的函数曲线。第六章第六章0755-83376489 从所得结果看，为保证表面势不形成高的势垒，间隙宽度从所得结果看，为保证表面势不形成高的势垒，间隙宽度g应小于应小于3m。如果。如果g等于等于3 m，势垒基本消失。，势垒基本消失。g3 m时时边缘效应还可以加速电荷的转移。上述模型中取边缘效应还可以加速电荷的转移。上述模型中取dox03 m，但实际中常采用，

30、但实际中常采用dox 0.1 m。这样，要实现相邻。这样，要实现相邻 MOS电容的势阱良好耦合，必须要求间隙里电容的势阱良好耦合，必须要求间隙里g1 m。第六章第六章0755-833764892.2 CCD的工作原理的工作原理 当当 CCD工作时，可以用光注入或电注入的方法向势阱注入工作时，可以用光注入或电注入的方法向势阱注入信号电荷，以获得自由电子或自由空穴。势阱所存贮的自由信号电荷，以获得自由电子或自由空穴。势阱所存贮的自由电荷通常也称为电荷包。在提取信号时，需要将电荷包有规电荷通常也称为电荷包。在提取信号时，需要将电荷包有规则地传递出去，即进行电荷的转移。则地传递出去，即进行电荷的转移。

31、第六章第六章0755-83376489CCD中电荷的转移必须按照确定的方向。为此，中电荷的转移必须按照确定的方向。为此，MOS电电容器列阵上所加的电位脉冲必须严格满足相位时序要求，容器列阵上所加的电位脉冲必须严格满足相位时序要求，使得任何时刻势附的变化总是朝着一个方向。使得任何时刻势附的变化总是朝着一个方向。第六章第六章0755-83376489 如图所示，当电荷从左向右转移时，在任何时刻，当如图所示，当电荷从左向右转移时，在任何时刻，当存贮有信号电荷的势断抬起时，与之相邻的右边的势存贮有信号电荷的势断抬起时，与之相邻的右边的势阶总比该势断深，这样才能保证电荷始终朝右边转移。阶总比该势断深，这

32、样才能保证电荷始终朝右边转移。第六章第六章0755-83376489 通常在通常在 CCD的的 MOS列阵上将几个相邻的列阵上将几个相邻的 MOS电容器划分为一电容器划分为一个单元而无限循环，每一单元称为一位。将每一位中对应位置个单元而无限循环，每一单元称为一位。将每一位中对应位置上的电容栅极分别连在各自共同的电极线上，称之为相线。如上的电容栅极分别连在各自共同的电极线上，称之为相线。如图图1310(a)中所示，三相中所示，三相 CCD中中 l、4、7为一共同相线，为一共同相线，2、5、8及及3、6、9分别为另外二个共同相线。可见，一位分别为另外二个共同相线。可见，一位 CCD中包含的电容器个

33、数即为中包含的电容器个数即为 CCD的相数，或者说每相线连起的相数，或者说每相线连起来的电容器的个数即为来的电容器的个数即为 CCD的位数。的位数。第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755-83376489 图中给的是图中给的是 N衬底衬底 P沟道情况，而对沟道情况，而对 P衬衬底底 N沟道情况，只需将所加电压反极性沟道情况，只需将所加电压反极性即可。即可。上述这种上述这种 P沟道情况，因其必须加负极沟道情况，因其必须加负极性栅压，且空穴的迁移率低，故除特殊性栅压，且空穴的迁移率低，故除特殊用途外，通常大多都是使用用途外，通常大多都是使用N沟道沟道 CCD。第六章第六章07

34、55-83376489 CCD中信号电荷的转移还必须沿确定的路线。所以，在工艺中信号电荷的转移还必须沿确定的路线。所以，在工艺设计时必须考虑好沟道与沟阻。电荷转移的通道称为沟道。设计时必须考虑好沟道与沟阻。电荷转移的通道称为沟道。而限定沟道的部分称为沟阻，根据前边的讨论，在相同而限定沟道的部分称为沟阻，根据前边的讨论，在相同 VG下，下，NA越高，越高，Vs越低。所以可以在设计为沟阻的部位做更高掺杂，越低。所以可以在设计为沟阻的部位做更高掺杂，形成沟阻，从而确定沟道。形成沟阻，从而确定沟道。第六章第六章0755-8337648923 CCD的基本结构的基本结构1转移电极结构转移电极结构 转移电

35、极结构通常按照每位采用的电极相数转移电极结构通常按照每位采用的电极相数来划分。对于普通结构的来划分。对于普通结构的 CCD，为了使电荷，为了使电荷包单向转移，至少需要三相。对于特殊结构的包单向转移，至少需要三相。对于特殊结构的 CCD，也可采用二相供电或四相供电等方式。，也可采用二相供电或四相供电等方式。第六章第六章0755-83376489(l)三相电极结构三相电极结构(三相三相 CCD)三相三相 CCD的结构使电荷定向运动，采用对称电极结的结构使电荷定向运动，采用对称电极结构，三相构，三相 CCD是最简单的电极结构。因为在某一确定是最简单的电极结构。因为在某一确定的时刻，对存贮有电荷的电极

36、而言，两个相邻电极，的时刻，对存贮有电荷的电极而言，两个相邻电极，需要一个被需要一个被“打打”开，另一个保持开，另一个保持“关关”闭，以阻止闭，以阻止电荷倒流。通常这种电极结构有三种形式：电荷倒流。通常这种电极结构有三种形式：第六章第六章0755-83376489 三相单层铝电极结构三相单层铝电极结构：它是一个完整的三相它是一个完整的三相 CCD单层铝电极结构。是在轻掺杂的硅衬单层铝电极结构。是在轻掺杂的硅衬底上先生成一层底上先生成一层0.1m的的 SiO2，而后在，而后在 SiO2上蒸发一层铝，采上蒸发一层铝，采用光刻工艺形成间隙很窄的电极。这种结构存在明显的缺点。用光刻工艺形成间隙很窄的电

37、极。这种结构存在明显的缺点。电极间隙处电极间隙处 SiO2表面裸露在周围气氛中，有可能沾污表面裸露在周围气氛中，有可能沾污 SiO2表面，表面，造成表面势不稳定，影响转移效率。造成表面势不稳定，影响转移效率。第六章第六章0755-83376489 三相电阻海结构三相电阻海结构：为得到封闭的电极结构，采用的方法之一就是引用硅为得到封闭的电极结构，采用的方法之一就是引用硅栅结构。在氧化物层上沉积一层多晶硅，然后按要求对栅结构。在氧化物层上沉积一层多晶硅，然后按要求对电极区域选择掺杂电极区域选择掺杂(硼或磷硼或磷)，形成三相电极形状，电极，形成三相电极形状，电极间互连和焊接区采用蒸铝来实现。间互连和

38、焊接区采用蒸铝来实现。第六章第六章0755-83376489 这种结构是封闭式，性能稳定，成品率高。但由于光刻和多晶硅这种结构是封闭式，性能稳定，成品率高。但由于光刻和多晶硅定域掺杂难以保证电极间高阻区很窄，使得每个单元尺寸较大，定域掺杂难以保证电极间高阻区很窄，使得每个单元尺寸较大，这样的结构仅用于小型列阵器件。而且电极低阻区的电阻率必须这样的结构仅用于小型列阵器件。而且电极低阻区的电阻率必须合适，既要低得足以使电势能跟随时钟波形的变化，又不能产生合适，既要低得足以使电势能跟随时钟波形的变化，又不能产生过大的功率耗散，这是难以掌握的困难问题。过大的功率耗散，这是难以掌握的困难问题。第六章第六

39、章0755-83376489 三相交叠硅栅结构：三相交叠硅栅结构：三相交叠硅栅结构是常用三相交叠电极结构形式。三相交叠硅栅结构是常用三相交叠电极结构形式。电极间窄间隙，又封闭的电极结构。电极间窄间隙，又封闭的电极结构。三相交叠电极可以是多晶硅，也可以是铝金属，或者两种混用。三相交叠电极可以是多晶硅，也可以是铝金属，或者两种混用。第六章第六章0755-83376489 三相交叠硅栅的形成工艺是，先在硅表面生成一层高质三相交叠硅栅的形成工艺是，先在硅表面生成一层高质量的氧化物，跟着沉积一层多晶硅，掺杂后按规定图案量的氧化物，跟着沉积一层多晶硅，掺杂后按规定图案光刻出第一组电极；而后再进行热氧化，形

40、成一层氧化光刻出第一组电极；而后再进行热氧化，形成一层氧化物，再沉积多晶硅、掺杂，第二次光刻出第二组电极；物，再沉积多晶硅、掺杂，第二次光刻出第二组电极；第三组电极形成方法与第二组电极相同。第三组电极形成方法与第二组电极相同。第六章第六章0755-83376489 栅介质层也可采用复合介质层，如栅介质层也可采用复合介质层，如 SiO2-氮化硅。若采氮化硅。若采用铝栅，则用阳极氧化法来形成电极间的绝缘层。这种用铝栅，则用阳极氧化法来形成电极间的绝缘层。这种结构可得到小至几百纳米的电极间隙，单元尺寸也小，结构可得到小至几百纳米的电极间隙，单元尺寸也小，沟道又是封闭式的，因而受到欢迎。沟道又是封闭式

41、的，因而受到欢迎。第六章第六章0755-83376489 为了发挥各类为了发挥各类 CCD结构的最佳性能，对时钟脉冲有一定的要求。结构的最佳性能，对时钟脉冲有一定的要求。对三相时钟脉冲有三点要求：对三相时钟脉冲有三点要求：三相时钟脉冲有一定的交叠，在交叠区内，电荷电源势阱与三相时钟脉冲有一定的交叠，在交叠区内，电荷电源势阱与接收势阱同时共存，以保证电荷在这两个势阱间充分转移；接收势阱同时共存，以保证电荷在这两个势阱间充分转移；时钟脉冲的低电平必须保证沟道表面处于耗尽状态；时钟脉冲的低电平必须保证沟道表面处于耗尽状态；时钟脉冲幅度选取适当。时钟脉冲幅度选取适当。第六章第六章0755-833764

42、89 (2)二相二相 CCD电极结构电极结构 为使为使 CCD能在二相时钟脉冲驱动下工作，电极能在二相时钟脉冲驱动下工作，电极本身必须设计成不对称性，在这种不对称电极下本身必须设计成不对称性，在这种不对称电极下产生体内势垒，保证电荷能定向运动。产生体内势垒，保证电荷能定向运动。第六章第六章0755-83376489 实现不对称电极结构，可利用同一电极下不同实现不对称电极结构，可利用同一电极下不同氧化物厚度台阶和离子注人来产生体内势垒，氧化物厚度台阶和离子注人来产生体内势垒，第六章第六章0755-83376489 二相多晶硅栅极结构。二相时钟方法在结构上和二相多晶硅栅极结构。二相时钟方法在结构上

43、和时钟驱动上都很简单。但它也有缺点，即因为厚时钟驱动上都很简单。但它也有缺点，即因为厚氧化层下面是阻挡势垒，不能存贮电荷，加之势氧化层下面是阻挡势垒，不能存贮电荷，加之势阱势垒差减小，所以，能够存贮在势阱中的信号阱势垒差减小，所以，能够存贮在势阱中的信号电荷量比三相时钟情况少。电荷量比三相时钟情况少。第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755-83376489 二相二相 CCD结构可以采用结构可以采用 l（1/2）工作模式驱动，即一个栅电）工作模式驱动，即一个栅电极加一定的直流偏压，另一个栅电极加

44、时钟脉冲。虽然这种极加一定的直流偏压，另一个栅电极加时钟脉冲。虽然这种工作模式比一般的二相方式的时钟脉冲摆幅要大些，但驱动工作模式比一般的二相方式的时钟脉冲摆幅要大些，但驱动的外围电路可以简化，受到用户欢迎。的外围电路可以简化，受到用户欢迎。第六章第六章0755-83376489 (3)四相四相 CCD电极结构电极结构 奇数电极位于厚奇数电极位于厚 SiOz上，偶数电极位于薄上，偶数电极位于薄SiOz上。上。因此，即使在同一栅电压下，偶数电极下面的耗尽因此，即使在同一栅电压下，偶数电极下面的耗尽层要深一些。层要深一些。第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755-8337648

45、9 第六章第六章0755-83376489 四相四相 CCD工作状态与三相器件、二相器件相工作状态与三相器件、二相器件相比，较为适合于工作时钟频率很高的情况比，较为适合于工作时钟频率很高的情况(如如100MHz)，此时驱动波形接近正弦波。，此时驱动波形接近正弦波。第六章第六章0755-83376489 除了上述三种电极形式除了上述三种电极形式 CCD外，外，还有一种虚相还有一种虚相 CCD结构形式。结构形式。这种形式可以看作是二相这种形式可以看作是二相 CCD的的 l（1/2）工作驱动模式的推广，）工作驱动模式的推广，即把保持直流电压的电极不做在即把保持直流电压的电极不做在栅氧化层上面，而是在

46、栅氧化层栅氧化层上面，而是在栅氧化层下硅表面上注入一浅的下硅表面上注入一浅的 P型层作型层作阈值位移用。只要注入剂量足够阈值位移用。只要注入剂量足够大，则不管栅压为正为负，表面大，则不管栅压为正为负，表面势将始终钳位在零，故其上有无势将始终钳位在零，故其上有无电极已无所谓。实际上是堆积在电极已无所谓。实际上是堆积在表面的薄空穴层对下面的埋沟起表面的薄空穴层对下面的埋沟起着着“虚虚”栅的作用。这样驱动虚栅的作用。这样驱动虚相相 CCD实际上只要一个时钟相实际上只要一个时钟相脉冲，从而将大大地简化驱动电脉冲，从而将大大地简化驱动电路。路。第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755

47、-83376489以上的讨论也告诉我们，以上的讨论也告诉我们，器件驱动电路的简化是器件驱动电路的简化是以器件内部结构的复杂以器件内部结构的复杂化为代价而得到的。化为代价而得到的。第六章第六章0755-83376489 2转移沟道结构转移沟道结构 CCD的电荷转移沟道有两种形式，即的电荷转移沟道有两种形式，即表面沟道和体内或埋沟道形式。前者称表面沟道和体内或埋沟道形式。前者称为表面为表面 CCD，简记为，简记为 SCCD；后者称为；后者称为埋沟埋沟 CCD，简记为，简记为 BCCD。前面介绍的。前面介绍的原理都是表面原理都是表面 CCD的，因此，这里只介的，因此，这里只介绍埋沟绍埋沟CCD。第六

48、章第六章0755-83376489 表面表面 CCD存在如电荷转移速度和转移效存在如电荷转移速度和转移效率低等问题。其主要原因是受表面态和率低等问题。其主要原因是受表面态和迁移率的影响。在迁移率的影响。在 Si和和 SiO2界面处的表界面处的表面态，能够接受电荷包中的电子，也能面态，能够接受电荷包中的电子，也能向电荷包发射电子。向电荷包发射电子。第六章第六章0755-83376489 当电荷包转移时，空的界面态从沟道中获得电子，如果它能很快地把这些电子释放出来，随原电荷包一起前进，将不影响转移效率；第六章第六章0755-83376489 但若释放慢，则电子将进入后续的电荷包，造成信息损失。为了

49、避免表面态的这种影响，将电荷转移沟道做在体内，从而形成埋沟 CCD。第六章第六章0755-83376489 埋沟埋沟 CCD的原理如图所示。设衬底为的原理如图所示。设衬底为 P 型，型，在硅的表面注入杂质，如磷，典型浓度为在硅的表面注入杂质，如磷，典型浓度为1012cm2：使之形成：使之形成 N型薄层。在型薄层。在 N型层的两端型层的两端做上做上 N+层，起源和漏的作用。层，起源和漏的作用。第六章第六章0755-83376489 设开始时，设开始时，VG0，N+区加上足够的正偏压，并区加上足够的正偏压，并取衬底为零电位，这样栅极相对于取衬底为零电位，这样栅极相对于 N层为负，于是层为负，于是在

50、在 N区形成场感应耗尽层区形成场感应耗尽层(电子耗尽电子耗尽)，其厚度为，其厚度为dl，同时由于同时由于 N和和 P之间施以反偏压，故形成体内耗尽之间施以反偏压，故形成体内耗尽层，其厚度为层，其厚度为 d2十十d3。第六章第六章0755-83376489 d2和和 d3分别为耗尽层扩展到分别为耗尽层扩展到 N区及区及 P区的部分。区的部分。d2 d3 随偏压的升高而增大。但当随偏压的升高而增大。但当d2 同同d1相接触时，相接触时，N区全部电离，区全部电离，d2不能再增加。若设不能再增加。若设d1同同d2的交界线的交界线为为 z，则在极限情况下，则在极限情况下，Vz不随偏压而改变。不随偏压而改

51、变。第六章第六章0755-83376489 埋沟埋沟 CCD的能的能带图。从图中可带图。从图中可以看出最低势能以看出最低势能不在界面处，而不在界面处，而是在体内。此处是在体内。此处能够收集电子，能够收集电子，作为电子通道。作为电子通道。当通道内有自由当通道内有自由电荷时，势能发电荷时，势能发生变化。生变化。第六章第六章0755-83376489 埋沟埋沟 CCD与表面与表面 CCD电荷转移机理的电荷转移机理的区别在于：区别在于：前者携带信息的电子是前者携带信息的电子是 N层中的多子，层中的多子，而后者则是而后者则是 P层中的少子；层中的少子；表面表面 CCD中的信号电荷集中在界面处中的信号电荷

52、集中在界面处很薄的反型层中，而埋沟很薄的反型层中，而埋沟 CCD的信号电的信号电荷集中在体内的荷集中在体内的 z平面附近。平面附近。第六章第六章0755-83376489 如果施以正如果施以正的栅压，则势的栅压，则势能曲线下降，能曲线下降，且且 P区耗尽层区耗尽层加宽。加宽。第六章第六章0755-83376489 典型的埋沟典型的埋沟 CCD结构如图结构如图1325所示。所示。它的输入与输出部分与表面它的输入与输出部分与表面 CCD相似。相似。第六章第六章0755-83376489 埋沟埋沟 CCD在性能上则至少在以下几点在性能上则至少在以下几点上优于表面上优于表面 CCD：因信号电荷在体内存

53、贮和转移，避因信号电荷在体内存贮和转移，避开了界面态俘获信号电荷的不良影响，开了界面态俘获信号电荷的不良影响，所以转移损失率较小，一般比表面所以转移损失率较小，一般比表面 CCD小小 1一一2个数量级。个数量级。第六章第六章0755-83376489 由于各栅电压间具有较强的耦合，由于各栅电压间具有较强的耦合，这种耦合随沟道加深而变强，从而这种耦合随沟道加深而变强，从而增加了边缘电场。另外，硅体内迁增加了边缘电场。另外，硅体内迁移率比表面迁移率高约一倍，因此移率比表面迁移率高约一倍，因此埋沟埋沟 CCD的工作频率较高，已证实的工作频率较高，已证实在在135MHz的时钟频率下仍可工作。的时钟频率

54、下仍可工作。第六章第六章0755-83376489 埋沟埋沟 CCD的最大优点是噪声低。的最大优点是噪声低。这种低噪声和高传输效率相结合，这种低噪声和高传输效率相结合，可使埋沟可使埋沟 CCD成为低照度下较为理成为低照度下较为理想的摄像器件。想的摄像器件。第六章第六章0755-83376489 3输入、输出结构输入、输出结构 典型的典型的 CCD的输入、输出结构如图所示。的输入、输出结构如图所示。在在 CCD的主体两端分别加上输入二极管的主体两端分别加上输入二极管(ID)和输入栅和输入栅(IG)构成电荷的输入结构，输出控制构成电荷的输入结构，输出控制栅栅(OG)和输出二极管和输出二极管(OD)

55、构成电荷的输出结构成电荷的输出结构。构。第六章第六章0755-83376489(l)信号电荷的注入信号电荷的注入 表面表面 CCD的信号电荷注人有光注入和电注入两种形式。的信号电荷注人有光注入和电注入两种形式。作为光注入，只要把光敏区的光敏元栅极施加正电压使作为光注入，只要把光敏区的光敏元栅极施加正电压使栅极下产生耗尽势阱，则光敏区产生的光生载流子被收栅极下产生耗尽势阱，则光敏区产生的光生载流子被收集到这个势阱中去。当转移栅为高电平时，信号电荷将集到这个势阱中去。当转移栅为高电平时，信号电荷将从光敏区寄存器转移到水平移位寄存器，完成光注入。从光敏区寄存器转移到水平移位寄存器，完成光注入。第六章

56、第六章0755-83376489 所谓电注入，实际上就是对所谓电注入，实际上就是对 CCD势阱电势阱电容注入电荷。完成这种输入的结构通常容注入电荷。完成这种输入的结构通常是由一个输入二极管，一个或几个输入是由一个输入二极管，一个或几个输入控制栅构成。其工作模式可以是多种多控制栅构成。其工作模式可以是多种多样，但总的要求是输入线性好，噪声低。样，但总的要求是输入线性好，噪声低。常用的方法有动态电流积分法、二极管常用的方法有动态电流积分法、二极管截止法和电位平衡法等。但在实际中，截止法和电位平衡法等。但在实际中，电位平衡法应用最广泛，所以我们只重电位平衡法应用最广泛，所以我们只重点介绍该方法。点介

57、绍该方法。第六章第六章0755-83376489 电位平衡法是利用输入栅电位平衡法是利用输入栅 Gl表面势与存表面势与存贮栅贮栅 G2表面势平衡来获得信号电荷的，表面势平衡来获得信号电荷的，如图如图1327所示。其具体步骤是：所示。其具体步骤是：第六章第六章0755-83376489输入栅压输入栅压Gl保持恒定电压。输入信号加在保持恒定电压。输入信号加在 G2上，上，开始时输入二极管加低电位脉冲，此时由于开始时输入二极管加低电位脉冲，此时由于 VG2。VD，故信号电荷注满，故信号电荷注满 G2势断。然后立即升高势断。然后立即升高二极管电位，使之处于强反偏状态。二极管电位，使之处于强反偏状态。第

58、六章第六章0755-83376489 这样这样 G2存贮势阱中多余的电荷则向二极存贮势阱中多余的电荷则向二极管区倒流，直到管区倒流，直到 Gl下面的表面势同下面的表面势同 G2下下面的表面势相等为止，面的表面势相等为止，第六章第六章0755-83376489 平衡时平衡时 Gl下无电荷，下无电荷，G2势阱中的电荷由势阱中的电荷由式式 从上式可知，电位平衡法注入的信号电从上式可知，电位平衡法注入的信号电荷与两个相邻栅极的电势差成正比，但荷与两个相邻栅极的电势差成正比，但因因 VGl是固定的，所以是固定的，所以 Qs同信号电压同信号电压 VG2成正比。成正比。第六章第六章0755-83376489

59、 这样的电荷可以分为信号电荷和衬底电这样的电荷可以分为信号电荷和衬底电荷，也就是说，注人到势阱的绝对电荷荷，也就是说，注人到势阱的绝对电荷量不代表信号电荷，而电荷量的差值才量不代表信号电荷，而电荷量的差值才是信号电荷。这个衬底电荷相当于是信号电荷。这个衬底电荷相当于“胖胖0”电荷。电荷。第六章第六章0755-83376489 电位平衡法不仅线性特性好，有高信噪电位平衡法不仅线性特性好，有高信噪比，而且信号电荷在转移过程中，不会比，而且信号电荷在转移过程中，不会因界面态及电荷转移不完全而使信号失因界面态及电荷转移不完全而使信号失真。此外，电位平衡法消除了栅注人法真。此外，电位平衡法消除了栅注人法

60、所带来的随机噪声。它是目前表面所带来的随机噪声。它是目前表面 CCD作为模拟信号处理较理想的输入方法。作为模拟信号处理较理想的输入方法。第六章第六章0755-83376489 (2)信号电荷的输出信号电荷的输出 信号电荷经输入结构变成大小不同的信号电荷经输入结构变成大小不同的电荷包后，就在时钟脉冲驱动下沿电荷包后，就在时钟脉冲驱动下沿 CCD沟道转移，很快转移到输出端的最后一沟道转移，很快转移到输出端的最后一个时钟电极下面。如何将电荷包无破坏个时钟电极下面。如何将电荷包无破坏地检测出来是输出结构的任务。通常地检测出来是输出结构的任务。通常 CCD输出信号电荷的检测有电流输出和输出信号电荷的检测

61、有电流输出和电压输出两种方式。电压输出两种方式。第六章第六章0755-83376489 电流输出电流输出 常用的电流输出结构如图常用的电流输出结构如图1328所所示。采用反偏二极管，外加片外放大器构成输出示。采用反偏二极管，外加片外放大器构成输出电路。电路。3下面的电荷包经输出栅下面的电荷包经输出栅 OG后，进入强后，进入强反偏的扩散层二极管反偏的扩散层二极管 OD，使之表面势升高。，使之表面势升高。第六章第六章0755-83376489 当复位电压使二极管重新回到原电位时，就有电流当复位电压使二极管重新回到原电位时，就有电流流人体外放大管。该方法有较好的线性，但需外接流人体外放大管。该方法有

62、较好的线性，但需外接放大器构成大的电容。由于电荷转移到偏置的输出放大器构成大的电容。由于电荷转移到偏置的输出扩散结是完全的电荷转移过程，本质上是无噪声的。扩散结是完全的电荷转移过程，本质上是无噪声的。影响读出线性和加入噪声的主要是与输出二极管相影响读出线性和加入噪声的主要是与输出二极管相关的电容大小，及放大器的噪声。关的电容大小，及放大器的噪声。第六章第六章0755-83376489 电压输出电压输出 常用的电压输出有浮置扩常用的电压输出有浮置扩散放大器输出散放大器输出(FDA)和浮置栅放大器输出和浮置栅放大器输出(FGA)等方式。这里主要介绍浮置扩散等方式。这里主要介绍浮置扩散放大器输出，其

63、输出结构如图放大器输出，其输出结构如图1329所所示。示。第六章第六章0755-83376489 结构中，结构中，除输出栅和输出二极管外，还在同一芯片上集除输出栅和输出二极管外，还在同一芯片上集成一个复位成一个复位 MOS-FET(Tl)和一个读出和一个读出 MOS-FET(T2)。浮置扩散层的输出信号直接送给读。浮置扩散层的输出信号直接送给读出出 MOS-FET的栅极。的栅极。第六章第六章0755-83376489 开始时，扩散层在复位晶体管开始时，扩散层在复位晶体管 Tl的复位的复位电位作用下处于强反型状态。当电荷流电位作用下处于强反型状态。当电荷流人时，扩散层下的表面势升高。升高量人时，

64、扩散层下的表面势升高。升高量为为 式中，式中，CFD为浮置扩散节点上的总电容。为浮置扩散节点上的总电容。第六章第六章0755-83376489 在上述电路中，在上述电路中，T2具有低的输入电容和具有低的输入电容和低的输出电阻。二极管的耗尽层电容随低的输出电阻。二极管的耗尽层电容随其上的电位而变化下构成非线性因素。其上的电位而变化下构成非线性因素。这个因素可通过采用小的耗尽层电容来这个因素可通过采用小的耗尽层电容来减少。如采用高阻衬底材料和小的二极减少。如采用高阻衬底材料和小的二极管面积，或连接一个比二极管大的固定管面积，或连接一个比二极管大的固定负载电容。负载电容。第六章第六章0755-833

65、76489 浮置栅放大器输出结构如图浮置栅放大器输出结构如图1330所示。其特所示。其特点是，用于取出信号的栅极浮置于沟道上面的点是，用于取出信号的栅极浮置于沟道上面的氧化层中间，加有固定的偏置电压。当电荷包氧化层中间，加有固定的偏置电压。当电荷包在浮置栅下通过时，浮置栅上由于电容耦合产在浮置栅下通过时，浮置栅上由于电容耦合产生电位变化。生电位变化。第六章第六章0755-83376489 第六章第六章0755-833764896.2 6.2 真空摄像系统真空摄像系统 第六章第六章0755-83376489电视型电真空成像原理电视型电真空成像原理 第六章第六章0755-83376489 第六章第

66、六章0755-83376489 第六章第六章0755-83376489 电视技术的出现，使人类摆脱了必须面电视技术的出现，使人类摆脱了必须面对景物才能观察的限制，从而开拓了一对景物才能观察的限制，从而开拓了一条实时图像传输的技术途径。条实时图像传输的技术途径。电视是利用无线电或有线电电子学的方电视是利用无线电或有线电电子学的方法来传送和显示远距离景物图像的设备。法来传送和显示远距离景物图像的设备。它不仅能超越障碍提供远距离景物的图它不仅能超越障碍提供远距离景物的图像，而且能够在大屏幕上显示，其亮度像，而且能够在大屏幕上显示，其亮度和对比度还可以调节。和对比度还可以调节。第六章第六章0755-83376489一 电视摄像的基本原理电视摄像的基本原理 电视摄像过程是将两维空间分布的光学电视摄像过程是将两维空间分布的光学图像转换为一维时间变化的视频电信号。图像转换为一维时间变化的视频电信号。完成这一过程的器件称为摄像管。具体完成这一过程的器件称为摄像管。具体的摄像过程可分为如下的三个步骤：的摄像过程可分为如下的三个步骤：摄像管的光敏元件接受输入图像的辐摄像管的光敏元件接受输入图像的辐照进行光