"这篇文章主要介绍了CCD(电荷耦合器件)的基本原理,特别是与靶面尺寸相关的知识。文中列举了不同尺寸的靶面尺寸,包括1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸和1/4英寸,并提供了相应的宽度、高度和对角线尺寸。此外,文章还提到了CCD在各个领域的广泛应用以及其基本工作过程,包括电荷的产生、收集、存储、传输和检测。"
CCD(电荷耦合器件)是一种光电转换设备,由W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年发明。这种器件具有光电转换、信息存储、延迟和顺序电信号传输等功能,由于其高集成度、低功耗特性,在图像采集和数字化处理中扮演着重要角色,被广泛应用于科学研究、教育、医学、商业、工业、军事和消费领域。
CCD的基本工作单元是MOS电容器,由金属、氧化物和半导体三层结构组成。当光线照射到CCD上时,MOS电容器通过光生伏特效应将光信号转化为电荷信号。这个过程称为电荷的产生,光子会激发半导体中的电子,形成信号电荷。
信号电荷的收集是指将这些由光子产生的电荷聚集在一起,形成信号电荷包。接着是信号电荷的存储,通过改变MOS电容器的栅极电压(UG),可以创建势阱来存储电荷。当UG超过一定阈值(Uth)时,势阱能够捕获更多的电荷。
在CCD的工作过程中,信号电荷包的转移是最关键的步骤。电荷包按照设计的序列,从一个像素单元(像元)转移到下一个,直至所有电荷被输出。这个过程依赖于驱动脉冲,使得电荷沿着CCD的像素链依次移动。
最后,信号电荷的检测是将转移到输出级的电荷转换为电流或电压信号。CCD的输出方式有几种,如电流输出、浮置栅放大器输出和浮置扩散放大器输出。这些输出方式确保了信号的有效读取和处理。
总结来说,CCD是一种核心的图像传感器技术,其靶面尺寸的选择直接影响到图像质量和应用范围。理解CCD的工作原理,包括电荷的产生、收集、存储、传输和检测,对于使用和设计CCD系统至关重要。不同尺寸的CCD靶面适应不同的应用场景,如科学研究需要高分辨率的大型靶面,而小型靶面则适用于便携式设备或要求低成本的系统。