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基于CPLD的CCD驱动时序设计(4)

时间:2021-02-28 15:39来源:毕业论文
5、EXVIEW HAD CCD 比可视光波长更长的红外线光,也可以在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当前为止,CCD无法将这些光电变换后的电荷,以有效的方法收

5、EXVIEW HAD CCD

比可视光波长更长的红外线光,也可以在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当前为止,CCD无法将这些光电变换后的电荷,以有效的方法收集到感测器内。为此,索尼在1998年新开发的“EXVIEW HAD CCD”技术就可以将以前未能有效利用的近红外线光,有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线,让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEWHAD CCD”组件时,在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时,会漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分,也可被收集到传感器内,所以影响画质的杂讯也会大幅降低。

2.1  CCD探测器的工作原理

电荷耦合器件的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其他大多数器件是以电流或者电压作为信号。CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。因此CCD的工作过程中主要问题是信号的产生、存储、传输和检测。图2-1是线阵CCD的结构示意图,可以看出CCD主要由三部分组成,即感光区,转移区和输出单元。

 光明区和转移区是彼此分开的,光明区一般是参杂多晶硅-二氧化硅-硅的 MOS电容阵列,通过沟阻扩散结构分隔成一个个感光单元。转移区是CCD移位寄存器,感光单元线阵与移位寄存器并行排列,并且一一对应,二者中间用转移栅加以控制。输出单元一般包括一个输出二极管和一个输出栅,它的作用在于将 CCD最后一个移位寄存器单元下的势阱中的信号电荷引出,并检出电荷所输运的光信息。

2.1.1  电荷的注入

CCD是由许多个光敏像元组成的,每个像元就是一个 MOS 电容器(现在大多为光电二极管),参看图 2-2。它是在 P 型 Si 衬底的表面上用氧化的办法生成一层厚度为 1000A-1500A 的 SiO2,再在 SiO2表面渡一层金属层(多晶硅)。在衬底和金属电极之间加上一个偏置电压,于是就构成了 MOS 电容器。当一束光照射到MOS电容器上时,光子透过电极和氧化层,进入 P 型 Si 衬底,衬底中处于价带的电子吸收光子的能量而进入导带,如图 2-3 所示。价带电子能否跃迁至导带形成电子-空穴对由入射光子能量 hv 是否大于 Eg 决定,文献综述

Eg=1.24/λC                           (2-1)

这里 Eg 表示半导体禁带宽度。对于 Si 材料来说,Eg=1.2ev 代入(2-1)式可得λC = 1.1μm,也就是说波长小于 1 .1μm的光子能使 Si 衬底的价带电子跃迁至导带,参生电子-空穴对。对于不同的衬底材料 Eg 值不等,因此对应不同的 λC[11]。

基于CPLD的CCD驱动时序设计(4):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_70414.html
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