第五章光電成像器件

第五章光電成像器件本章內(nèi)容光電成像器件的發(fā)展、類型＆特性光電成像原理與電視制式真空攝像管電荷耦合器件（CCD）重點內(nèi)容電荷耦合器件（CCD）難點內(nèi)容光電成像原理電荷耦合器件（CCD）第一節(jié)概述一、光電成像器件的發(fā)展1934年，光電像管（Iconoscope），應(yīng)用于室內(nèi)外的廣播電視攝像。靈敏度非常低，需要10000lx的照度，達(dá)到圖像信噪比的要求；1947年，超正析像管（ImageOrthicon），照度降低到2000lx；1954年，視像管，靈敏度＆分辨率高，成本低，體積小，，慣性大，不適用于高速運動圖像測量，不能取代超正析像管用于彩色廣播電視攝像機(jī)；1965年，氧化鉛管（Plumbicon），成功取代超正析像管，慣性小，廣泛應(yīng)用于彩色電視攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，靈敏度＆分辨率都很高。1976年，硒靶管＆硅靶管，靈敏度進(jìn)一步提高且成本更低；1970年后，CCD的出現(xiàn)使光電成像器件進(jìn)入新的階段。體積更小，靈敏度更高，應(yīng)用更靈活、更方便。二、光電成像器件的類型光電成像器件（成像原理）掃描型非掃描型真空電子束掃描固體自掃描：CCD光電型熱電型：熱釋電攝像管光電發(fā)射式攝像管光電導(dǎo)式攝像管變像管（完成圖像光譜變換）紅外變像管紫外變像管X射線變像管像增強(qiáng)管（圖像強(qiáng)度的變換）串聯(lián)式級聯(lián)式微通道板式負(fù)電子親和勢陰極常由像敏面，電子透鏡＆顯像面構(gòu)成三、光電成像器件的基本特性1、光譜響應(yīng)相對靈敏度波長1231－多堿氧化物光陰極像管，屬于外光電效應(yīng)攝像管，光譜響應(yīng)由光陰極材料決定；2－氧化鉛攝像管，屬于內(nèi)光電效應(yīng)的攝像管，光譜響應(yīng)由靶材料決定；3－CCD攝像器件，光譜響應(yīng)由硅材料決定；另熱釋電攝像管基于材料的熱釋電效應(yīng)，光譜響應(yīng)特性近似直線。2、轉(zhuǎn)換特性（光電成像器件的輸出量與對應(yīng)的輸入量的比值關(guān)系）變像管：轉(zhuǎn)換系數(shù)C表示光通量輻通量像增強(qiáng)管：亮度轉(zhuǎn)換增益GL來表示(lm/W)光出射度光照度無量綱亮度（cd/lm）攝像器件：靈敏度S表示電視系統(tǒng)：光電導(dǎo)材料的γ值來表示視像管的信號電流常數(shù)視像管靶面照度γ<1，強(qiáng)光信號被壓縮γ＝1，光信號無變化γ>1，弱光信號被提高灰度系數(shù)3、分辨率（表示能夠分辯圖像中明暗細(xì)節(jié)的能力）極限分辨率（主觀）：人眼觀察分辯專門測試卡成像在靶面上且在熒光屏上顯示出的最細(xì)線條數(shù)。調(diào)制傳遞函數(shù)（客觀）：簡稱MTF，輸出調(diào)制度與輸入調(diào)制度之比。 MTF隨頻率增加而衰減，一般將MTF值為10％所對應(yīng)的線數(shù)定為攝像管的極限分辨率。第二節(jié)光電成像原理與電視攝像制式一、光電成像原理同步掃描視頻信號景物光學(xué)成像光電變換圖像分割傳送同步掃描視頻解調(diào)圖像再現(xiàn)攝像部分顯像部分光電成像系統(tǒng)原理方框圖光電成像原理：光學(xué)物鏡將景物所反射出來的光成像到光電成像器件的像敏面上形成二維光學(xué)圖像，經(jīng)光電成像器件將二維光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成二維電氣圖像（超正析像管為電子圖像，視像管為電阻圖像或電勢圖像，面陣CCD為電荷圖像），然后進(jìn)行圖像分割，并按照一定的規(guī)則將所分割的電氣圖像轉(zhuǎn)變成一維時序信號（視頻信號），將視頻信號送入監(jiān)視器，控制顯像管電子槍的強(qiáng)度，顯像管電子槍與攝像管的電子槍作同步掃描，可將攝像管攝取得圖像顯示出來。（如將視頻信號經(jīng)調(diào)制放大成高頻－射頻信號發(fā)送出去，再用天線系統(tǒng)將射頻信號接收到，經(jīng)過解調(diào)獲取視頻信號，控制電視顯像管電子槍的掃描可以獲得攝像管攝取得景物圖像）二、電視制式1、電視圖像的寬高比：圖像寬度＆高度之比，一般為4：3。2、幀頻與場頻：幀頻為每秒鐘電視屏幕變化的數(shù)目。一般場頻為50赫茲，幀頻為25赫茲。在電視中采用隔行掃描的方式。3、掃描行數(shù)與行頻：組成每幀圖像的行數(shù)＆行頻。我國現(xiàn)行電視制式（PLA制式）：寬高比為4：3，場頻為50赫茲，行頻為15625赫茲，場周期為20毫秒，其中正程掃描時間為18.4毫秒，逆程掃描時間為1.6毫秒，行周期為64微秒，其中正程掃描時間為52微秒，逆程掃描時間為12微秒。第三節(jié)真空攝像管一、氧化鉛視像管的結(jié)構(gòu)視頻信號靶網(wǎng)電極聚焦線圈偏轉(zhuǎn)線圈校正線圈聚焦極2聚焦極1陰極控制柵極加速極RLVT（1）管子結(jié)構(gòu)當(dāng)攝像管有光學(xué)圖像輸入時，則入射光子打到靶上。由于本征層占有靶厚的絕大部分，入射光子大部分被本征層吸收，產(chǎn)生光生載流子。且在強(qiáng)電場的作用下，光生載流子一旦產(chǎn)生，便被內(nèi)電場拉開，電子拉向N區(qū)，空穴被拉向P區(qū)。這樣，若假定把曝光前本征層兩端加有強(qiáng)電場看作是電容充電，則此刻由于光生載流子的漂移運動的結(jié)果相當(dāng)于電容的放電。其結(jié)果，在一幀的時間內(nèi)，在靶面上便獲得了與輸入圖像光照分布相對應(yīng)的電位分布，完成了圖像的變換＆記錄過程。（2）靶結(jié)構(gòu)玻璃PINSnO2（透明導(dǎo)電膜）RLVT（40～60V）在入射窗的內(nèi)表面首先蒸上一層極薄的SnO2透明導(dǎo)電膜，再蒸涂氧化鉛本征層，然后，氧化處理形成P型層。由于氧化鉛與二氧化錫兩者的接觸而在交界面處形成N形薄層，這樣就構(gòu)成了NIP型異質(zhì)結(jié)靶。又稱信號板。其反偏電壓主要施加在本征層。二、硅靶結(jié)構(gòu)視頻信號電阻海P型島SiO2PPPnR2N+左邊是光的入射面，右邊是電子束掃描面，靶的基體實N型單晶硅薄片。其上有大量微小的P型島。由P型小島與N型基底之間構(gòu)成密集的光敏二極管陣列。并在P型島之間的N型硅表面覆蓋高絕緣的二氧化硅薄膜，另外在N型基底的外表面上形成一層極薄的N+層，在P型島地外表面上形成一層半導(dǎo)體層稱為電阻海。總厚度約為20微米。工作時，在N+層加5～15伏電壓，使硅光電二極管處于反向偏置工作狀態(tài)。無光照時，反壓將一直保持。當(dāng)有光學(xué)圖像輸入時，N型硅將吸收光子產(chǎn)生電子空穴對，它們在電場的作用下作漂移運動，空穴通過PN結(jié)移到P型島，此動作在一幀的周期內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，從而提高了P型島的電位。其電位的升高的數(shù)值正比于該點的曝光量。因此，靶面的P型島上形成了積累得電荷圖像。這時通過電子束的掃描，即可得到視頻信號。三、攝像管的性能參數(shù)1、光電轉(zhuǎn)換特性輸入面照度（勒克斯）輸出視頻信號電流硅電子倍增靶視像管二次電子導(dǎo)電管超正析像管分流管曲線的斜率為管子的灰度系數(shù)γ。超正析像管在高光照時輸出信號電流飽和，曲線彎曲。2、光譜響應(yīng)靈敏度波長abcdegfa——Sb2S3光導(dǎo)攝像管b——PbO光導(dǎo)攝像管（標(biāo)準(zhǔn)型）c——PbO光導(dǎo)攝像管（全色型，接近于人眼的光譜響應(yīng)，在彩色攝像時可獲得色調(diào)的高保真度）d——CdSe光導(dǎo)攝像管e——硅靶攝像管（光譜響應(yīng)范圍最寬，適用于近紅外攝像）f——SeAsTe光導(dǎo)攝像管g——ZnCdTe光導(dǎo)攝像管3、時間響應(yīng)特性（滯后特性）滯后輸入面照度硅電子倍增管分流管二次電子導(dǎo)電管超正析像管硅靶管在攝像管輸入光照度突然截止后，取其第三場或第十二場衰減的輸出信號電流占未截止光照時的輸出信號電流的百分比值為表示攝像管滯后特性的指標(biāo)。4、輸出信噪比輸入面照度信噪比硅電子倍增靶分光管二次電子導(dǎo)電管超正析像管視像管輸出信噪比取決于光陰極的量子噪聲，靶噪聲，掃描電子束噪聲，二次電子倍增器以及前置放大器的噪聲等。5、動態(tài)范圍其取決于攝像管的暗電流＆飽和電流。暗電流所引起的噪聲決定了攝像管的最低輸入照度，飽和電流決定了攝像管的最高入射照度。而最高入射照度與最低輸入照度的比值為改攝像管的動態(tài)范圍。6、圖像傳遞特性它用輸出信號電流的調(diào)制度來表示。其取決于：移像區(qū)的電子光學(xué)系統(tǒng)的像差；靶的電荷圖像像差以及掃描電子束的彌散＆滯后等因素。四、各種視像管主要性能比較靶類型硫化銻氧化鉛硅靶硒化鎘硒砷碲碲化鋅鎘特征低價格低惰性，低暗電流高靈敏度高靈敏度，低暗電流低惰性，低暗電流高靈敏度靈敏度低中高高中高分辨率高高一般高高高光動態(tài)好一般一般一般好一般光電轉(zhuǎn)換特性0.6~0.711111惰性大小中中小中暗電流大小中小小小暈光小小小小小小用途一般廣播電視工業(yè)電視工業(yè)電視廣播電視工業(yè)電視第五節(jié)變像管＆像增強(qiáng)管一、典型結(jié)構(gòu)與工作原理物鏡目鏡陰極陽極熒光屏目標(biāo)物所發(fā)出某波長范圍的輻射通過物鏡在半透明光電陰極上形成目標(biāo)的像，引起光電發(fā)射。陰極面每一點發(fā)射的電子束密度正比于該點的輻照度。這樣，光陰極將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成電子數(shù)密度圖像。通過陽極的電子透鏡作用，使陰極發(fā)出的光電子聚焦成像在熒光屏上。熒光屏在一定速度的電子轟擊下發(fā)出可見的熒光，最終，在熒光屏上便可得到目標(biāo)物的可見圖像。涂在光陰極面上的材料若對紅外或紫外光線敏感，則為變像管，若只對微弱的可見光敏感，則為像增強(qiáng)管。二、性能參數(shù)1、光電陰極靈敏度光陰極的量子效率決定了管子的靈敏度，量子效率對波長的依賴性決定了管子的光譜響應(yīng)，光陰極的暗電流＆量子效率決定了像的對比度＆最大信噪比，對比度＆信噪比又決定了照度最低情況下的分辨率。2、放大率＆畸變熒光屏上像點到光軸的距離與陰極面上對應(yīng)點到光軸距離之比稱為變像管點所在環(huán)帶的放大率β?；儯篋=β/β0-1若D>0,則為枕形畸變，D<0，則為桶形畸變。3、亮度轉(zhuǎn)換增益光出射度輻照度發(fā)光效率靈敏度額定陽極電壓光陰極的有效接收面積熒光屏的有效發(fā)光面積4、鑒別率一般指在照度足夠的情況下（以100勒克斯為宜），通過變像管或像增強(qiáng)管所剛剛分辯處的黑白條紋數(shù)目。5、暗背景亮度在無光照下，光陰極產(chǎn)生的暗電流在陽極電場的作用下轟擊熒光屏使之發(fā)光，這時熒光屏的亮度稱之為暗背景亮度。6、觀察靈敏閾在極限觀察下，光電陰極的極限照度稱為觀察靈敏閾。三、像增強(qiáng)管的級聯(lián)（一）串聯(lián)式像增強(qiáng)管1、磁聚焦三級串聯(lián)式像增強(qiáng)管光電陰極分壓電阻二次電子倍增膜熒光屏電極環(huán)磁聚焦線圈它由三只單級像管首尾相接，每只單級像管的高壓電源通過電阻分壓器加在電極環(huán)上，使管內(nèi)產(chǎn)生均勻電場。管外加長螺管線圈，用以產(chǎn)生軸向均勻磁場。兩級中間連接處違夾心片結(jié)構(gòu)，中間為透明云母片，它的前面為熒光屏，后面為光電陰極，兩者的頻譜特性正好品配。特點：像差小，像質(zhì)好，但消耗功率大，體積笨重。2、電聚焦三級串聯(lián)像增強(qiáng)管光陰極面熒光屏A層A層A層A1A2A3靶靶加速＆聚焦全由電子透鏡來實現(xiàn)。重量輕，功耗低，但像差大，產(chǎn)生像散＆場曲，像質(zhì)差。（二）級聯(lián)式像增強(qiáng)管光電陰極光學(xué)纖維面板陽極熒光屏光學(xué)纖維面板光纖維板是由很多極細(xì)的光學(xué)纖維玻璃絲緊密排列并聚熔而成。其傳光效率高，且端面可加工為各種所需要的形狀。提高了管子的靈敏度。缺點是邊緣增益大。常用于夜視、微光電視領(lǐng)域。級聯(lián)式像增強(qiáng)管單管結(jié)構(gòu)圖（三）微通道式像增強(qiáng)管微通導(dǎo)管管殼光電陰極在入射光線的照射下發(fā)出光電子，它們分別沿著各個小的微通導(dǎo)管不斷地二次電子倍增，倍增后的電子射到熒光屏上，便顯示出明亮的光學(xué)圖像。它分為兩類：近聚焦微通道像增強(qiáng)管＆靜電聚焦微通道像增強(qiáng)管。優(yōu)點：體積小，重量輕，可通過調(diào)整偏壓來調(diào)整增益，且具有自動放強(qiáng)光的能力。缺點：噪聲大。外形結(jié)構(gòu)第四節(jié)電荷耦合器件（CCD）CCD類型：表面溝道CCD（SCCD）：電荷包存儲在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏敚惑w溝道CCD（BCCD）：電荷包存儲在離半導(dǎo)體表面一定深度的體內(nèi)，并在半導(dǎo)體體內(nèi)沿一定方向傳輸。工作過程：電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸＆檢測。

CCD全稱電荷耦合器件，它具備光電轉(zhuǎn)換、信息存貯和傳輸?shù)裙δ?，具有集成度高、功耗小、分辨力高、動態(tài)范圍大等優(yōu)點。

CCD圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于生活、天文、醫(yī)療、電視、傳真、通信以及工業(yè)檢測和自動控制系統(tǒng)。

MOS電容器組成的光敏元及數(shù)據(jù)面的顯微照片CCD光敏元顯微照片CCD讀出移位寄存器的數(shù)據(jù)面顯微照片

彩色CCD顯微照片（放大7000倍）

一個完整的CCD器件由光敏元、轉(zhuǎn)移柵、移位寄存器及一些輔助輸入、輸出電路組成。CCD工作時，在設(shè)定的積分時間內(nèi)，光敏元對光信號進(jìn)行取樣，將光的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為各光敏元的電荷量。取樣結(jié)束后，各光敏元的電荷在轉(zhuǎn)移柵信號驅(qū)動下，轉(zhuǎn)移到CCD內(nèi)部的移位寄存器相應(yīng)單元中。移位寄存器在驅(qū)動時鐘的作用下，將信號電荷順次轉(zhuǎn)移到輸出端。輸出信號可接到示波器、圖象顯示器或其他信號存儲、處理設(shè)備中，可對信號再現(xiàn)或進(jìn)行存儲處理。

CCD的基本工作原理一、電荷存儲柵電極G氧化層P型半導(dǎo)體耗盡區(qū)反型層uG>uthuG<uthuG=0構(gòu)成CCD的基本單元是MOS（金屬－氧化物－半導(dǎo)體）結(jié)構(gòu)。當(dāng)柵極G施加正偏壓UG之前（UG=0），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)柵極電壓加正向偏壓（UG<Uth）后，空穴被排斥，產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓繼續(xù)增加，耗盡區(qū)進(jìn)一步向半導(dǎo)體內(nèi)延伸；當(dāng)UG>Uth時，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢（表面勢ФS）變得如此之高，以至于將半導(dǎo)體體內(nèi)的電子（少數(shù)載流子）吸引到表面，形成電荷濃度極高的極薄反型層，反型層電荷的存在說明了MOS結(jié)構(gòu)具有存儲電荷的功能。ФSUGP型硅雜質(zhì)濃度Nd=1021m-3反型層電荷QINV=0

1.0V1.4VUth=2.2V3.0Vdox=0.1um0.30.40.6表面勢與柵極電壓的關(guān)系ФSQINVdox=0.1umdox=0.2umUG=15VUG=10V表面勢與反型層電荷密度的關(guān)系曲線的直線特性好，說明兩者有著良好的反比例線性關(guān)系?？梢浴皠葳濉钡母拍顏斫忉?。u010V10VUG=5VUG=10VUG=15V空勢阱填充1/3勢阱全滿勢阱電子被加有柵極電壓的MOS結(jié)構(gòu)吸引到勢能最低的氧化層與半導(dǎo)體地交界面處。MOS電容存儲信號電荷的容量為：Q=Cox?UG?A二、電荷耦合假定開始有一些電荷存儲在偏壓為20V的第二個電極下面的勢阱里，其他電極上均加有大于閾值得較低電壓（例如2V）。設(shè)a圖為零時刻，經(jīng)過一段時間后，各電極的電壓發(fā)生變化，第二個電極仍保持10V，第三個電極上的電壓由2V變?yōu)?0V，因這兩個電極靠的很近（幾個微米），它們各自的對應(yīng)勢阱將合并在一起。原來在第二個電極下的電荷變?yōu)檫@兩個電極下勢阱所共有。如圖b＆c。若此后第二個電極上的電壓由10V變?yōu)?V，第三個電極電壓仍為10V，則共有的電荷轉(zhuǎn)移到第三個電極下的勢阱中，如圖e。由此可見，深勢阱及電荷包向右移動了一個位置。2V10V2V2Va存有電荷的勢阱b2V10V2V10V2V2V10V10V2V2V10V2V10V2V2V2V10V2VcdefФ1Ф2Ф3通過將一定規(guī)則變化的電壓加到CCD各電極上，電極下的電荷包就能沿半導(dǎo)體表面按一定方向移動。通常把CCD電極分為幾組，并施加同樣的時鐘脈沖。如圖f，為三相時鐘脈沖，此種CCD稱為三相CCD。CCD電極間隙必須很小，否則被電極間的勢壘所間隔。產(chǎn)生完全耦合條件的最大間隙一般由具體電極結(jié)構(gòu)，表面態(tài)密度等因素決定。間隙長度應(yīng)小于3um。以電子為信號電荷的CCD稱為N型溝道CCD（工作頻率高）,而以空穴為信號電荷的CCD稱為P型溝道CCD。三、電荷的注入＆檢測1、電荷的注入（1）光注入當(dāng)光照射CCD硅片時，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開，少數(shù)載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。它有可分為正面照射式＆背面照射式。其光注入電荷：材料的量子效率入射光的光子流速率光敏電壓的受光面積光注入時間U+U+勢壘P-Si背面照射式光注入（2）電注入：CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號電壓或電流進(jìn)行采樣，將信號電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號電荷。電流注入法IDuINuIDN+IGФ1Ф2Ф3Ф2PID為源極，IG為柵極,而Ф2為漏極，當(dāng)它工作在飽和區(qū)時，輸入柵下溝道電流為：經(jīng)過Tc時間注入后，其信號電荷量為：IDIGФ2Ф1Ф3Ф2Ф3Ф1N+P-Si電壓注入法與電流注入法類似，但輸入柵極IG加與Ф2同位相的選通脈沖，在選通脈沖作用下，電荷被注入到第一個轉(zhuǎn)移柵極Ф2下的勢阱里，直到阱的電位與N+區(qū)的電位相等時，注入電荷才停止。往下一級轉(zhuǎn)移前，由于選通脈沖的終止，IG的勢壘把Ф2＆N+的勢阱分開。電荷注入量與時鐘脈沖頻率無關(guān)。2、電荷的檢測信號電荷在轉(zhuǎn)移過程中與時鐘脈沖無任何電容耦合，而在輸出端需選擇適當(dāng)?shù)剌敵鲭娐芬詼p小時鐘脈沖容性的饋入輸出電路的程度。（1）電流輸出：如圖a。由反向偏置二極管收集信號電荷來控制A點電位的變化，直流偏置的輸出柵極OG用來使漏擴(kuò)散＆時鐘脈沖之間退耦，由于二極管反向偏置，形成一個深陷落信號電荷的勢阱，轉(zhuǎn)移到Ф2電極下的電荷包越過輸出柵極，流入到深勢阱中。UDRDRgAOGФ1Ф2放大P-Si圖aN+OGФ1Ф2浮置擴(kuò)散T1（復(fù)位管）T2（放大管）RgUDD(2)浮置擴(kuò)散放大器輸出：如圖b.圖b復(fù)位管在Ф2下的勢阱未形成前，在RG端加復(fù)位脈沖，使復(fù)位管導(dǎo)通，把浮置擴(kuò)散區(qū)剩余電荷抽走，復(fù)位到UDD，而當(dāng)電荷到來時，復(fù)位管截止，由浮置擴(kuò)散區(qū)收集的信號電荷來控制放大管柵極電位變化。（3）浮置柵放大器輸出：如下圖。浮柵T2UDDФ1Ф3Ф2Ф1Ф3Ф2Ф3T2的柵極不是直接與信號電荷的轉(zhuǎn)移溝道相連接，而是與溝道上面的浮置柵相連。當(dāng)信號電荷轉(zhuǎn)移到浮置柵下面的溝道時，在浮置柵上感應(yīng)出鏡像電荷，以此來控制T2的柵極電位。四、CCD的特性參數(shù)1、轉(zhuǎn)移效率＆轉(zhuǎn)移損失率轉(zhuǎn)移效率：一次轉(zhuǎn)移后，到達(dá)下一個勢阱中的電荷與原來勢阱中的電荷之比。轉(zhuǎn)移損失率：ε(t)Q(0)/C5MHz1MHz影響電荷轉(zhuǎn)移效率的主要因素為界面態(tài)對電荷的俘獲。為此，常采用“胖零”工作模式，即讓“零信號”也有一定的電荷。2、工作頻率f（1）下限：為避免由于熱產(chǎn)生的少數(shù)載流子對注入信號的干擾，注入電荷從一個電極轉(zhuǎn)移到另一個電極所用的時間必須小于少數(shù)載流子的平均壽命，對于三相CCD,t

為：t=T/3=1/3f,故，f>1/3ζ。（2）上限：當(dāng)工作頻率升高時，若電荷本身從一個電極轉(zhuǎn)移到另一個電極所需的時間大于驅(qū)動脈沖使其轉(zhuǎn)移地時間T/3,那么信號電荷跟不上驅(qū)動脈沖的變化，使轉(zhuǎn)移效率大大降低。故t≤T/3，即f≤1/3t。ε(t)驅(qū)動脈沖頻率fQ(0)/C=2V5V10Vε驅(qū)動脈沖頻率f實測三相多晶硅N溝道SCCD的關(guān)系曲線10MHz五、電荷耦合攝像器件（ICCD）1、工作原理利用光學(xué)成像系統(tǒng)將景物圖像成在CCD地像敏面上。像敏面將照在每一像敏面的圖像照度信號轉(zhuǎn)變?yōu)樯贁?shù)載流子數(shù)密度信號存儲于像敏單元（MOS電容）中，然后，再轉(zhuǎn)移到CCD的移位寄存器（轉(zhuǎn)移電極下的勢阱）中，在驅(qū)動脈沖的作用下順序地移出器件，成為視頻信號。2、類型（1）線型CCD攝像器件單溝道線型ICCD雙溝道線型ICCD（2）面陣ICCD幀轉(zhuǎn)移面陣ICCD隔列轉(zhuǎn)移型面陣ICCD線轉(zhuǎn)移型面陣ICCD它們的結(jié)構(gòu)原理見課本P126_128線陣CCD外形

面陣CCD

面陣CCD能在x、y兩個方向都能實現(xiàn)電子自掃描，可以獲得二維圖像。

面陣CCD外形（續(xù)）200萬和1600萬像素的面陣CCD

面陣CCD外形（續(xù)）

面陣CCD外形（續(xù)）

3、ICCD的基本特性參數(shù)（1）光電轉(zhuǎn)換特性良好，光電轉(zhuǎn)換因子可達(dá)到99.7%。（2）光譜響應(yīng)ICCD常采用背面照射的受光方式，采用硅襯底的ICCD，其光譜響應(yīng)范圍為0.4~1.1um，平均量子效率為25％，絕對響應(yīng)為0.1~0.2A*W-1。(3)動態(tài)范圍：由勢阱的最大電荷存儲量與噪聲電荷量之比決