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(共13张PPT)
半导体的工作过程类比说明
先将雨水向左移动
首先，最左边一行接雨水的小盆将所接的雨水通过虹吸泵转移到与雨水量筒排成一排的一行小盆（读出寄存器)中。
为了测量每个小盆中的雨水（雨停以后），虹吸泵将每个小盆中的雨水向雨水量筒转移。
半导体的工作过程类比说明
下面通过类比说明 CCD 收集、转移和测量电荷的过程。
小盆
虹吸泵
雨水量筒
半导体的工作过程类比说明
每个小盆接到的
雨水数量不同
类比中，雨滴表示光子；
收集的雨水表示CCD探测的电荷;
小盆表示像元，小盆的深度表示每个像元可以容纳多少电荷；
虹吸泵表示CCD的移位寄存器；
雨水量筒表示CCD的输出放大器。
半导体的工作过程类比说明
电荷的收集
扩散长度
为了使CCD中电子能够通过扩散和漂移到达指定的收集区，可以通过特定的掺杂分布和电场分布设计来达到。这种设计的结果将提高探测器的量子效率。
扩散长度表示光生电子复合前移动的平均距离。当电子是在复合寿命很长的区域内生成，但是它必须移动到指定的收集区去时，这个电子是否能够被收集取决于它向制定区域运动的机制。
电荷的转移
CCD工作过程的第三步是电荷包的转移，是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。
倒空量筒
然后将最靠近量筒小盆中的雨水通过虹吸泵导入量筒中测量它的数量。
每次测量完成以后，都要将量筒倒空，准备下一次测量。
图示的状态是一次测量后的状态。
CCD的工作过程类比说明
又一次测量结束。
倒空量筒
CCD的工作过程类比说明
倒空量筒
一行电荷测量结束。
CCD的工作过程类比说明
重复上述转移－测量的过程，直到所有小盆中雨水的数量都测量完毕。
准备好进行下一次开始接雨水（曝光）。
CCD的工作过程类比说明
在由一个小盆(像元)将水(电荷包)转移到下一个小盆(像元)的过程中，总是有一些损失。描述这个损失的参数称为电荷转移效率(CTE) ，定义为一次转移中正确转移电荷的百分比。
电荷的转移 转移效率
在上述类比中，最远的一个小盆的水转移了6次，如果 ＝0.99，那末这盆水输出时，剩下原来水量的94％。如果转移100次，就剩下原来水量的37％了。
2-7
在串行寄存器中的电极每隔3个连在一起。
在串行寄存器的末端是片内放大器
串行寄存器
的截面图
成 像 区
串行移位寄存器
成像区下面是串行寄存器(该区内有水平电极)。
电荷的转移 三相CCD
一个像元
沟阻，定义了图像区的列
透明水平电极，在垂直方向上定义了像元，该电极用于转移电荷。每相隔3个的电极通过芯片边缘的总线连接在一起。
平面图
截面图
图示为 CCD成像区的一小部分（几个像元）。图像区中这个图案是重复的。
电极
绝缘氧化物
N-型硅
P-型硅
电荷的转移 三相CCD

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