CCD特性参数与成像汇总.pptx

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1、转移效率：当CCD中电荷包从一个势阱转移到另一个势阱时，若Q1为转移的电荷量，Q0为原始电荷转移损失率：表示残留于原势阱中的电量Q与原电量Q0之比定义为转移损耗若CCD有n个栅极板时，则总转移效率为1 转移效率和转移损失率第1页/共13页 1）所以表面沟道CCD在使用时，为了减少损耗，提高转移效率，常采用偏置电荷技术，即在接收信息电荷之前，就先给每个势阱都输入一定量的背景电荷，使表面态填满。提高转移效率的方法 预先输入一定的背景电荷，零信号也有一定电荷“胖零（fat zero）”技术。2）采取体内沟道的传输形式，有效避免了表面态俘获，提高了转移效率和速度。第2页/共13页2 工作频率CCD利用

2、极板下半导体表面势阱的变化来存储和转移电荷，它工作于非平平衡态。时钟频率过低，深耗尽层状态向平衡态过渡，热生载流子就会混入信号电荷 中。当时钟频率过高时，电荷包来不及转移，势阱就发生了变化，残留在原势阱中的电荷就会增多，损耗率增大。第3页/共13页（a）工作频率的下限f下-取决于非平衡载流子的平均寿命电荷包在相邻两电极之间的转移时间t tc三相CCD：二相CCD：（b）工作频率的上限f上 三相CCD 电荷从一个电极转移到另一个电极的固有时间 表面态俘获电子的释放时间第4页/共13页3 电荷存储容量CCD电荷存储容量表示电极下势阱所能存储的电荷量，即等于时钟脉冲幅值的变化量与氧化层电容的乘积。第

3、5页/共13页4 光谱特性 CCD光谱响应与光敏面结构、光束入射角及各层介质的折射率、厚度、消光系数等多个因素有关。第6页/共13页n44万（768*576）、100万（1024*1024）、200万（1600*1200）、600万（2832*2128）5 分辨率：实际中，CCD器件的分辨率一般用像素数表示，像素越多，则分辨率越高。第7页/共13页2651801339066453322分辨率不同的图象比较第8页/共13页 CCD受光照的方式有正面受光和背面受光两种。背面光照的光谱响应曲线与光电二极管相似，如下图中曲线2。如果在背面镀以增透膜减少反射损失而使响应率有所提高，如图中曲线3。正面照射

4、时，由于CCD的正面布置着很多电极，光线被电极多次反射和散射，一方面使响应率减低，另一方面多次反射产生的干涉效应使光谱响应曲线出现起伏，如图中曲线1所示。为了减小在短波方向多晶硅的吸收，用SnO2薄膜代替多晶硅薄膜做电极，可以减小起伏幅度。7.光谱响应率和干涉效应第9页/共13页 CCD由很多分立的光敏单元组成，根据奈奎斯特定律，它的极限分辨率为空间采样频率的一半，如果某一方向上的象元间距为p，则在此方向上象元的空间频率为1/p(线对/毫米)，其极限分辨率将小于1/2p（线对/毫米）。如果用TVL（电视线）来表示，在某一方向的象元个数就是极限TVL数，显然TVL数的一半与CCD光敏面高度尺寸的

5、比值就是相对应的线对/毫米数。若用调制函数来评价CCD的图像传递特性，那么，CCD的总调制函数MTF取决于器件结构（象元宽度、间距）所决定的几何MTF1、载流子横向扩散衰减决定的MTFD 和转移效率决定的MTFT，总的MTF等与三者的乘积。并且总MTF随空间频率的提高而下降。8 分辨率和调制传递函数（MTF）第10页/共13页 动态范围表征器件能在多大照度范围内正常工作。一般定义动态范围是输出饱和电压和暗场时噪声的峰值电压之比。一个好的CCD器件，其动态范围可达：10005000。CCD最小照度受噪声限制，最大照度受电荷处理容量的限制，增大动态范围的途径是降低暗电流，特别是控制暗电流的尖锋，不

6、均匀的暗电流及尖峰都会构成图像噪声，从而影响像质，也影响动态范围。9 动态范围第11页/共13页10暗电流和噪声 暗电流是指在既无光注入，又无电注人情况下输出的电流。暗电流主要来源有三个，即半导体衬底的热激发、耗尽区里产生复合中心的热激发和耗尽区边缘的少子热扩散。其中耗尽区内产生复合中心的热激发是主要的。CCD的噪声可归纳为3类，即散粒噪声、转移噪声和热噪声 一、散粒噪声 在CCD中，无论是光注入、电注入还是热产生的信号电荷包的电子数总是围绕平均值上下变化，形成噪声。转移噪声是由转移损失及界面态俘获引起的，它具有两个特点，一是积累性，另一个是相关性。积累性是指转移噪声是在转移过程中逐次积累起来的，与转移次数成正比。相关性是指相邻电荷包的转移噪声是相关的。二、转移噪声 热噪声是由于固体中载流子的无规则运动引起的，这里指的是信号电荷注人及输出时引起的噪声，它相当于电阻热噪声和电容的总宽带噪声之和。三、热噪声 三种噪声的源是独立无关的，所以CCD的总噪声功率应是它们的均方和。第12页/共13页感谢您的观赏！第13页/共13页