电荷耦合器件

北极82928

    数字影像传感芯片——CCD。CCD的英文全称为Charge-Coupled Device，直译为「电荷耦合器件」。

    CCD芯片的表面是一系列光学滤镜组件，主要由抗红外线的微型透镜和拜耳彩色滤镜两部分组成，拜耳阵列（Bayer array）彩色滤镜是彩色成像的重要组件，它使用了RGB（红绿蓝）色彩模型。由于人眼对绿色的敏感度是红色和蓝色的两倍，因此绿色滤镜的数量是红色和蓝色的两倍。

    滤镜下一层便是传感器集成电路。上面是数以千万计的像素（即感光单元），每一个像素均由4个（2个绿色滤镜、1个红色滤镜和1个蓝色滤镜）光电二极管构成。像素呈分层结构，从上至下依次为：多晶硅电极、二氧化硅、N型半导体和P型半导体。



    PN结处有一个耗尽区，当施加反向电压（上为正极，下为负极）时，电子吸收了入射光的能量而跃迁成为了自由电子，存储于正电极下方所形成的电势井中。若把电势井类比为杯子，光生电子（光电效应所产生的电子）则类似于杯子里的水。入射光越强，光生电子也越多，杯里的水便越多。电压的开启与关闭由一系列的时序门电路控制，电势井会随着电压的改变而向邻近高电压处迁移，从而达到了电荷转移的目的。