ccd中间层的作用是什么

CCD的第二层是分色滤色片，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYG补色分色法，这两种方法各有利弊。不过以产量来看，原色和补色CCD的比例大约在2：1左右。原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此一般采用原色CCD的DC，在ISO感光度上多半不会超过400。相对的补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感度，一般都可设定在 800以上。

CCD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为信号。 所以ＣＣＤ的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。它存储由光或电激励产生的信号电荷，当对它 施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。ＣＣＤ工作过程的主要问题 是信号电荷的产生，存储，传输，和检测。 电荷的注入 在ＣＣＤ中，电荷注入的方法有很多，归纳起来，可分为光注入和电注入两类。 １:光注入 当光照射到ＣＣＤ硅片上时，，在栅极附近的半导体体内产生电子－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。ＣＣＤ摄象器件的光敏单元为光注入方 式。光注入电荷 QIP =ηq△neoATC 式中：η为材料的量子效率：q为电子电荷量；△neo为入射光的光子流速；A为光敏单元的受光面积 ；TC为光注入时间。 ----由此式可以看出，当CCD确定以后，η.q及A均为常数，注入到势阱中的信号电荷QIP与入射光的 光子流速△neo及注入时间TC成正比。注入时间TC由CCD驱动器的转移脉冲的周期TSH决定，当所设计 的驱动器能够保证其注入时间稳定不变时，注入到势阱中的信号电荷只与入射辐射的光子流速率△neo 成正比。正常情况下。光注入的电荷量与入射的谱辐量度在单色入射辐射时，入射光的光子流速率与 入射的光谱辐通量的关系为△neλ=φeλ/hv， h,v,λ均为常数。因此在这种φeλ成线形关系。该 线形关系是应用CCD检测光谱强度和进行多通道光谱分析的理论基础。 2:电注入 所谓电注入就是CCD通过输入结构对信号电压或电流进行电压流进行采样，然后将信号电压或电 流转换为信号电荷。电注入的方法很多，一般常用的是电流注入法和电压注入法，这里就不详细描述 了。 电荷的存储 构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）结构 如图I（a）所示，在栅极G施加正偏压 UO之前，P型半导体中空穴（多数载流子）分布是均匀的。当栅极施加正偏压UG（此时UG小于P型半 导体的阈值电压Uth）后，空穴被排斥，产生耗尽区，如图I（b）所示。偏压继续增加，耗尽区将进 一步向半导体内延伸。当UG>Uth时,半导体与绝缘体截面上的电势(常称为表面势,用ΦS 表示)变得 如此之高,以至于将半导体内的电子(少数载流子)吸引到表面,形成一层极薄的(约10um )但电荷浓 度很高的反型层,如图I(c). 反型层电荷的存在表明了MOS结构存储电荷的功能.然而,当栅极电压由零变到高于阈值电压时,轻掺 杂半导体中的少数载流子很少,不能立即建立反型层.在不存在反型层的情况下,耗尽区将进一步向 体内延伸,而且,栅极的衬底之间的绝大部分电压降落在耗尽区上,如果随后可以获得少数载流子,那 么耗尽区将收缩,表面势下降,氧化层上的电压增加.当提供足够的少数载流子时,表面势可降低到半 导体材料费密能级ΦP 的两倍. 例如,对于掺杂为10CM的P型半导体,费密能级为0.3V.耗尽区收缩到最小时,表面势ΦS下降到最 底值0.6V,其余电压降在氧化层上. 表面势ΦS随反型电荷浓度QINV,栅极电压UG的变化表示在图II和图III中。 图II中的曲线表示的是在掺杂为10CM的情况下,对于氧化层的不同厚度在不存在反型层电荷时, 表面势ΦS 与栅极电压UG 的关系曲线.图III为栅极电压不变的情况下,表面势ΦS 与反型层电荷 密度的关系曲线.曲线的直线性好,说明表面势ΦS与反型层电荷浓度QVIN 有着良好的反比例线性关 系.这种线性关系很容易用半导体物理中的”势阱”概念描述.电子所以被加有栅极电压UG 的MOS结 构吸引到氧化层与半导体的交界处,是因为那里的势能最低.在设有反型层电荷时,势阱的”深度” 与栅极电压 UG的关系恰如ΦS 与UG 的线性关系,如图IV(a)空势阱的情况.图IV(b)为反型层电荷 填充1/3势阱时，表面势收缩，表面势ΦS 与反型层电荷填充量QP 间的关系如图所示。 图IV势阱 当反型层电荷足够多时，使势阱被填满时，ΦS 降到2ΦF，此时，表面势不再束缚多余的电子， 电子将产生“溢出”现象，这样，表面势可作为势阱深度的量度，而表面势又与栅极电压UG 氧 化层的厚度dox 有关，即与MOS电容容量cox 与UG的乘积有关，势阱的横截面积取决于栅极电 极的面积A。MOS电容存储信号电荷的容量。Q=Cox UG*A

CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。如果分解CCD，你会发现CCD的结构为三层，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。第一层“微型镜头”我们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，为了扩展CCD的采光率，必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。第二层是“分色滤色片”CCD的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先，我们先了解一下两种分色法的概念，RGB即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成，而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue，这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C）、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中，CMYK更为适用，但其调节出来的颜色不及RGB的多。原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的数码相机，在ISO感光度上多半不会超过400。相对的，补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感光度，一般都可设定在800以上第三层：感光层CCD的第三层是“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为对角长度，35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。换算到数码相机，对角长度约接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中，很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面积达到23.7 x 15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm，达到了35mm的面积，所以成像也相对较好。现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。CCD/CMOS尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸较大的数码相机，价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS尺寸也越大。

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