一、CCD基本原理[1-3] 电荷耦合器件(Charge Couple Device，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型图像传感器，具有光电转换和信号电荷存储、转移及读出的功能，可存储于适当的介质或输入计算机，便于进行图像存储、增强、识别等处理。

1、电荷的产生 在CCD中，电荷产生的方法有不少，归纳起来可以分为两大类：光注入和电注入。

（1）光注入 当光照射到CCD硅片上时，在栅极附近的半导体内产生电子#8212;空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。

光注入电荷Q=ηq△nε0TcA。

η一材料的量子效率： q一电子电荷量； △nε0一入射光的光子流速率； A一光敏单元的受光面积： Tc一光注入时问。

（2）电注入 所谓电注入就是CCD通过输入结构对信号电压或者电流进行采样，将信号电压或者电流转换为信号电荷。

电注入的方法很多，最常用的方法是电压注入法和电流注入法。

2、电荷存储 构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）结构。

图1.CCD基本单元 如图1所示，以P型半导体为例，栅极施加电压时，空穴被排斥，在半导体中产生耗尽区，电压增大，耗尽区增大。

当UGUTh时，半导体与绝缘体表面上的电势很高，电子被吸引到势能最低的半导体和氧化层交界面处，形成一层极薄但电荷浓度很高的反型层。