微电子学概论 第十章 电荷功能器件.docVIP

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— 微电子学概论 第十章 电荷功能器件 第十章电荷耦合器件101电荷耦合器件简介10.1 10.2电荷耦合器件工作原理10.2 10.3 电荷耦合器件应用 第十章电荷耦合器件101电荷耦合器件简介10.1 10.2电荷耦合器件工作原理10.2 10.3 电荷耦合器件应用 10.1 电荷耦合器件简介X 光电成像器件的类型光电成像件的类型第十章电荷功能器件 10.1 电荷耦合器件简介X 光电成像原理 光电成像第十章电荷功能器件 光电成像系统原理方框图 10.1 电荷耦合器件简介X电荷耦合器件的发展电荷耦合件的发第十章电荷功能器件 左图所示为固态摄象器件的输出信号的产生，不需加外加扫描电子束，它可以直接由自扫描半体基体上诸象素自扫描半导体基体上诸象素而获得。这样的输出信号与其对应的象素位置对应，无疑是十分准确的，因而再生图象失真度极小。?优点：失真度极小的摄象器 固态图像传感器示意图件，非常适合于测试技术和图象识别。它还有体积小、集成 度高、功耗低、耐冲击和抗电 磁干扰能力强等许多优点。 10.1 电荷耦合器件简介 X电荷耦合器件的发展电荷耦合件的发第十章电荷功能器件 ?固态摄象器件主要有五种类型：电荷耦合器件（CCD）、电荷注入器件（CID）、MOS型图像传感器、电荷引发器件（CPD）和叠层摄象器件。其中以CCD应用最为广泛，所以本章主要介绍这类固态摄象器件。 ?自1970年CCD问世以来，很快在航空、航天、航海、通信、雷达、医学、气象、电视、商业以及军事等部门得到了应用。在成象、信号处理和存储信息等各种应用中，作为成象传感器是人们企望最高，也是收获最大的一个领域，人们认为它是自发展是收获最大的个领域人们认为是自发展MOS技术技术以来，半导体来半导体 技术的最大突破。 10.1 电荷耦合器件简介 X电荷耦合器件的结构电荷耦合件的结构第十章电荷功能器件 ?电荷耦合器件（Charge-Coupled DeviceChargeCoupledDevice，简称CCD），它将光敏）它将光敏二极管阵列和读出移位寄存器集成为一体，构成具有自扫描功能的图象传感器。是一种金属氧化物半导体（MOS）集成电路器件，它以电荷作为信号, 基本功能是进行光电转换电荷的存储和电荷的转移输出。广泛应用于自动控制和自动测量, 尤其适用于图像识别技术。?CCD器件完成对物体的成像，在其内部形成与光像图形相对应的电荷分布图形。这就要求它的基本单元具有存储电荷的功能，同时还具有电荷转移输出功能。CCD器件的基本单元结构是MOS（金属—氧化物—半导体）结构。即在P型硅衬底上生长一层SiO2(120nm),再在SiO2层上沉积金属铝构成MOS结构，它是结构它是CCD 器件的最小工作单元。器件的最小工作单元 10.1 电荷耦合器件简介X 电荷耦合器件的结构电荷耦合件的结构第十章电荷功能器件 其中的一个转移栅其中的 个转移栅 电荷耦合器件结构简图 10.1 电荷耦合器件简介 X电荷耦合器件的结构电荷耦合件的结构第十章电荷功能器件 表面沟道电荷耦合器件（ Surface-channel CCD) 三相CCD电极的结构：电极的结构MOS上三个相邻电极，每隔两个所有电极接上三个相邻电极每隔两个所有电极接在一起。由3个相位差120 °时钟脉冲驱动。 10.1 电荷耦合器件简介X电荷耦合器件的结构电荷耦合件的结构第十章电荷功能器件 体沟道电荷耦合器件（ Bulk-channel CCD)BulkchannelCCD) 10.1 电荷耦合器件简介X 电荷耦合器件的结构电荷耦合件的结构第十章电荷功能器件 四相结构器件 二相结构器件 第十章电荷耦合器件101电荷耦合器件简介10.1 10.2电荷耦合器件工作原理10.2 10.3 电荷耦合器件应用 10.2 电荷耦合器件工作原理XMOS 器件的表面势件的表势第十章电荷功能器件 (c) 耗尽 () 积累(a) (b) ()平带(d)强反型(