物理半導(dǎo)體器件chapter第七章電荷轉(zhuǎn)移

chargeTransfer

BBDBucketbrigadedeviceTheBucketBrigadeDeviceBBDchipwasinventedbyF.SangsterandK.TeeratthePhilipsResearchLabsbetween1968-1969.Thisaffordablesolidstatedeviceprovidesignaldelayandsoonfoundmanyapplicationsinawiderangeofproducts,speciallyguitareffectsbeingamidpointbetweenthebulkyoldpure ogdelaycircuitsbasedinmagnetictapeandthemoderndigitalsystemsbasedin ogtoDigitalconvertersandsignalprocessors.guitar 年代初由貝爾 維拉 月日，2009 CCD的基本結(jié)構(gòu)是一種密排MOS二極管陣列，MOS二極管 于是建立起一個(gè)更深的勢阱，的電荷 圖7-2三相CCD的基本動(dòng)

一、表面勢阱及電荷傳WWm s)21qN22NAi 掃向表面處形成反型層，空穴掃向內(nèi)部填充（中和）固圖7-3表面勢阱示意圖（a）表面勢阱（b）信息電荷 和傳 且Q信-qs。若Q信Qm信，則Q信溢出勢阱。二、SCCD（表面CCD）工作原工作原三、BCCD（體內(nèi)CCD）工作原在n層全耗盡的條件下，若加＋VG＋VG<SD有部分電力線指向柵極（感生負(fù)電荷），電場（x），電勢V（x）發(fā)生變化，如圖所示，最高電勢Vm移入體內(nèi)x1處，即能帶極小值出現(xiàn)在體內(nèi)控制各柵極時(shí)鐘脈沖，可優(yōu)缺點(diǎn)（與SCCD比較 Qp

1層擊穿電場決定的由mVGEm

(SiO2 原因預(yù)先用小直偏壓產(chǎn)生背景電荷填充界面態(tài)，以降低Q信損 2n

（產(chǎn)生率：n/2n ni

Q n(1n(1)N(1N)e有部分Q信填充界面態(tài)和體內(nèi)陷阱，損失率，經(jīng)N“胖零模式”：預(yù)先用小直偏壓產(chǎn)生背景電荷填充用“胖零模式”可大大地降低NJ

nE＝Eys＋ 幫助CCD具備色彩辨識的能力?；氐?，CCD本身僅是光與電感應(yīng)器，透過分色濾片，CCD可以分開感應(yīng)不目前CCD有兩種分色方式：一是RGB原色分色法，另一個(gè)則是CMYG補(bǔ)色分色法，這兩種方法各有利弊，過 是原色CCD的天下。補(bǔ)色CCD由多了一個(gè)Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比 較高的感度，一般都可設(shè)定在800以上。這層主要是負(fù)責(zé)將濾色層的到影像處理，將影像還原個(gè)部份可以說CCD真正的部份，CCD。被稱為畫Pixel（Photodiodes）感份，Gate區(qū)有一部份被用作電子快門 ChargeDrain，也有稱為ShieldedShiftRegisters，中文或可翻為電荷 分解CCD結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，為了幫助CCD能夠組合呈彩色影像，網(wǎng)片所組成（三原色CCD），亦有補(bǔ)色CCD（為CMYGY黃色）。每一個(gè)CCD組件由上百萬個(gè)MOS電容所構(gòu)成（光點(diǎn)的多寡端看CCD加入電壓，這些電子和電洞會(huì)被轉(zhuǎn)移到不同極性的另一個(gè)硅層暫存起 。這些強(qiáng)弱不一的電荷訊號，會(huì)先被送入一個(gè)QV（Electrontovoltageconverte）之中，將電荷轉(zhuǎn)換成電壓；A/D模擬數(shù)字訊號轉(zhuǎn)換器（ADC ogtoDigitalCCD工作方圖右：階段二，外加電壓將CCD圖左：階段三，電荷轉(zhuǎn)換成電壓，電壓經(jīng)ADC判讀數(shù)字訊號/CCD的工作原CCD的ADC轉(zhuǎn)換電壓至數(shù)字訊號示意ADCADC位處理ADC位數(shù)的多寡將決定畫質(zhì)的精細(xì)程度，目前SONY量產(chǎn)位之ADC，多數(shù)的數(shù)字相機(jī)都可達(dá)到位以上CCD類同類型的CCD：Linear線性、Full-FrameFrame-TransferLinear線 是一行行組成，所以速度較使用2維CCD的數(shù)字相機(jī)來得慢。這型CCD大多用于平臺(tái)式InterlineTransfer掃描CCD的步驟就如同前面所介紹的相同，IL型CCD的優(yōu)點(diǎn)在于后即可將電荷于緩存器中，組件可以繼續(xù)拍攝下一張，因此速積，因此動(dòng)態(tài)范圍（DynamicRange-系統(tǒng)最亮與于速度快、成本低，市面上超過8成以上的數(shù)字相機(jī)都采用IL型CCD為感光組件全景Full-全像CCD則是一種架構(gòu)更簡單的感光設(shè)計(jì)。有鑒于IL的缺點(diǎn)，F(xiàn)F 過程和Interline相同，不過感光和電荷輸出過程是分開。因此，使用FFCCD的數(shù)字相機(jī)在傳 擾。這也意味著FF必須使用機(jī)械快門（無法使用IL的電子CLOCK快門)，同時(shí)也限制了FFCCD的連續(xù)拍攝能力。Full-FrameCCD大多被用在頂級的數(shù)碼相機(jī)上。Frame-Transfer全全傳CCD的架構(gòu)則是介于IL和FF之間的產(chǎn)品，它分成兩個(gè)部分 區(qū)。整體來說Frame-TransferCCD非常的類似Full-FrameCCD，它的特點(diǎn)在于直接規(guī)劃了一個(gè)大型暫存區(qū)。一旦FTCCD運(yùn)作，它可以迅速將電荷轉(zhuǎn) 。FTCCD主要是由荷蘭Philips公司開發(fā)，后來技術(shù)移轉(zhuǎn)給SANYO公司發(fā)展成VPMIX技術(shù)。三洋對VPMIX的改良相當(dāng)成拍攝速度-在動(dòng)畫運(yùn)用上非常出色）。此外，F(xiàn)T型CMOS也被彩色CCD的分色原以GRGB原 色片，例如：Y黃色，就阻擋了藍(lán)光的 塊，也因此補(bǔ)色CCD可以吸收 彩色CCD的插彩色CCD在分色計(jì)算程序過程中，如果一張數(shù)字的色，CCD取樣完成后，影像處理引擎必須進(jìn)入『插值之中，使其構(gòu)成完整各100％的RGB三原色 CCDISOCCDISO感光能力— CCD提高ISO的能力通常分為硬體和軟件處理上的設(shè)計(jì)，例：簡化來自特定區(qū)域CCD上的畫素信號來提高ISO表現(xiàn)（因?yàn)檎妗淮蟾泄饷娣e的方式，所以ISO越高就必須相對的降低分辨率-見下圖），但這也相對的降低了影像的色調(diào)范圍。而軟件 CCDISO感光能力—決定因 機(jī)最大的ISO值主要是取決于最低的可接受的信噪比）S/N最大關(guān)鍵乃是位于CCD組件中的『電極暗電流-Blacklevel』電荷。CCDISO感光能力—電極暗電流定S/N的強(qiáng)度還會(huì)隨溫度增高而增加（每增加 可能增加1倍）。因此，在連續(xù)施加電源過久的情況下說CCD會(huì)忠實(shí)的反應(yīng)其結(jié)果，就是 CMOS圖像傳感器簡 CMOSImageSensorCMOS圖像傳感器是利用CMOS工藝制造的圖像傳感器，主要利用了半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。和CCD的CMOSA/D轉(zhuǎn)換電路，過多的彩色CCD和CMOS差異分析-分辨率差CMOS每個(gè)畫素的結(jié)構(gòu)比CCD復(fù)雜，其感光開口不及CCD界的CMOS光原件已經(jīng)可達(dá)到1400萬畫素/全片幅的設(shè)計(jì)，CMOS術(shù)在良率上的優(yōu)勢可以克服大尺寸感光原件制造上的CMOS每個(gè)感光二極管旁都搭配一個(gè)ADC放大器，如果以百萬畫素計(jì)，那么就需要百萬個(gè)以上的ADC放大器，雖然是統(tǒng)