光電開關(guān)中的CCD的基本組成分兩部分，MOS光敏元陳列和讀出移位寄存器。電荷耦合器件是在半導(dǎo)體硅片上制作成千上萬個(gè)光敏元，一個(gè)光敏元又稱一個(gè)像素，在半導(dǎo)體硅平面上光敏元按線陳或面陳有規(guī)則地排列。當(dāng)物體通過物鏡成像，這些光敏元就產(chǎn)生與照在它們上面的光強(qiáng)成正比的光生電荷，同一面積上光敏元越多分辨率越高，得到的圖像越清楚。電荷耦合器件具有自掃描能力，能將光敏元上產(chǎn)生的光生電荷依次有規(guī)律也串行輸出，輸出的幅值與對(duì)應(yīng)的光敏元件上電荷量成正比。
電荷存儲(chǔ)原理。MOS光敏元件結(jié)構(gòu)是在半導(dǎo)體基片上生長(zhǎng)一個(gè)具有介質(zhì)作用的氧化物，又在上面沉積一層金屬電極，形成MOS光敏元。
當(dāng)金屬電極上加正電壓時(shí)，由于電場(chǎng)作用，電極下P型硅區(qū)里空穴被排斥形成耗盡區(qū)，對(duì)電子而言，是一勢(shì)能很低的區(qū)域，稱勢(shì)阱。有光線入射到硅片上時(shí)，光子作用下產(chǎn)生電子空穴對(duì)，空穴被電場(chǎng)作用排斥出耗盡區(qū)，而電子被附近勢(shì)阱吸引，此時(shí)勢(shì)阱內(nèi)吸收的光子數(shù)與光強(qiáng)度成正比。
人們稱一個(gè)MOS結(jié)構(gòu)元為MOS光敏元或一個(gè)像素，把一個(gè)勢(shì)阱所收集的光生電子稱為一個(gè)電荷包，CCD器件內(nèi)是在硅片上制作 成百上千相互獨(dú)立的MOS元，每個(gè)金屬電極加電壓，就形成成百上千個(gè)勢(shì)阱。如果照射在這些光敏元上是一幅明暗起伏的圖像，那么這些光敏元就感生出一幅與光照度響應(yīng)的光生電荷圖像，這就是電荷耦合件的光電物理效應(yīng)基本原理。
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