電荷耦合器件CCD應用概述分析及詳解

CCD的應用主要基于它的三個獨特的效應—存貯效應、轉移效應和光電效應，目前主要應用于信息處理、信息存貯和攝象等三個方面。

1、CCD信息處理

這是正在大力開發的CCD應用領域，如CCD延遲線，在雷達通訊方面有CCD濾波、頻率壓縮和通訊譯碼等。目前應用最為成功之一是CCD延遲線。這是直接利用信號電荷在CCD的表面勢阱中傳輸與存貯作用來完成延遲功能的延遲線。

所調延遲線，是一種經過一定延遲時間后，盡可能精確地重現原來輸入信號的電路。因為CCD的輸入信號要經過勢阱的傳輸后，才能在輸出端取樣輸出，所以CCD本身就是一種自然的延遲線。它可以作為模擬量傳輸的延遲線，也可作為數字量傳輸的延遲線。CCD延遲線最大的延遲時間由時鐘脈沖頻率和傳輸電極的數目來決定。因此，這種電控延遲線可以作固定延時，也可作可變延時。電荷耦合器件CCD。CCD延遲線具有尺寸小、延時范圍大、功耗小，信噪比高和成本低等特點。但在甚高頻范圍內轉移效率下降，線性響應不好。因此目前主要用于視頻和高頻范圍內，如電視、電話延遲線，彩色電視延遲線、高保真音頻混響、語言保真長延遲等。

2、CCD信息存貯

CCD本身具有存貯信息電荷的功能，所以一個普通的CCD加上輸出輸入電路，就是一個移位寄存器。電荷耦合器件CCD。如將CCD移位寄存器用再生線路與下一個CCD移位寄存器相連接，最后一級的輸出端又接到第一級的輸入端，就構成循環存貯器，如圖4-34所示。

另一種形式是COD串行存貯器。它是由串行移位存貯器、并行移位寄存器和傳輸電極陣列組合再生而成的。

在隨機存取存貯器方面也已應用。此外還與不揮性存貯器結合可做成主讀存貯器等等。由于CCD集成度高，成本低，可以作大容量存貯器，最終將代替磁鼓、磁盤，作為計算機的外存貯器。

3、CCD攝象

固體攝象是CCD三大應用領域之一。它是利用CCD的光電效應制成的攝象器，可分為一維線性陣列和二維面型陣列兩種結構。

前面已經講到，如果光照在薄的硅襯底背面或通過透明電極與絕緣層入射到硅襯底內，便產生與光強成正比的電子-空穴對，電荷耦合器件CCD。電子被收集到勢阱內，經過一定的時間，可使光強的圖形在半導體內形成對應信息電荷的圖形，接著，利用時鐘脈沖將整個幀的信息依次移到讀出存貯區域，然后在另一時鐘脈沖作用下，整個向下移動而進入讀出寄存器，并通過二極管輸出。

CCD攝象器與傳統的電子束真空攝象管相比，不需要外部機械掃描或電子掃描，具有體積小，重量輕，使用電壓低（一般小于20V）動態范圍大，機動性強，能在惡劣環境下工作，不需要強的照明等等。

CCD圖象傳感器使用的場合有：可見光、微光（星光）、紅外和激光等?？捎肅CD制成高分辨率的圖象傳真器與標準電視分辨率及頻率相容的黑白及彩色電視攝象機、傳真電話、各種工業監視攝象系統、導彈的遙控制導；電荷耦合器件CCD。

在微光方面可以制作能在10^-4勒克斯照度下工作的夜視武器瞄準鏡及宇宙飛船用的星光制導裝置等等?？傊?，CCD攝象器在民用及軍用等多方面都有廣泛的應用。

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