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《ccd圖像傳感器的現(xiàn)狀及未來發(fā)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、專題綜述2010年第23卷第6期ElectronicSci1&Tech1/Jun115,2010CCD圖像傳感器的現(xiàn)狀及未來發(fā)展胡琳(西安電子科技大學技術(shù)物理學院,陜西西安710071)摘要敘述了CCD固體圖像傳感器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理;從縮小像元尺寸、提高靈敏度、改進暗電流及性能技術(shù)方面,介紹了CCD圖像傳感器技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀,為提高CCD性能出現(xiàn)一些獨特概念、結(jié)構(gòu)與技術(shù)。關(guān)鍵詞CCD;圖像傳感器;圖像尺寸;暗電流中圖分類號TP212文獻標識碼A文章編號1007-7820(2010)06-082-04CurrentSituationsandFutureDevelo
2、pmentsofCCDImageSensorsHuLin(SchoolofTechnicalPhysics,XidianUniversity,Xipan710071,China)AbstractThebasicstructureandworkingprincipleoftheCCDsolidmiagesensoraredescribed.Itsdevelop2mentisintroducedfromtheaspectsofreducingthepixelpssizeandthedarkcurrentaswellasmiprovingthesensitivi2tyan
3、dtechnicalperformance.Someuniqueconcepts,structuresandtechnologiesareintroducedtoenhancetheper2formanceofCCD.KeywordsCCD;miagesensors;miagesize;darkcurrent電容耦合器件(ChargeCoupledDevice,CCD)是2CCD圖像傳感器的技術(shù)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀一種以電荷為信號載體的微型圖像傳感器。CCD是以硅作為載體,其感光原理是基于硅對光線的吸收以1970年,美國貝爾實驗室成功研制了世界上第及對光電子的收集。根據(jù)像
4、元排列形狀的不同,CCD一只CCD;1973年,仙童公司制造出第一只商用可分為線型和面型兩種,其中線型主要應(yīng)用于影像掃CCD成像器件;80年代后期,CCD在大多數(shù)視頻應(yīng)描器及傳真機上,而面型主要應(yīng)用于數(shù)碼相機、監(jiān)視用中取代了電子管;進入90年代后,CCD應(yīng)用于分攝影機等攝像產(chǎn)品。辨率成像,廣泛應(yīng)用于專業(yè)電子照相、空間探測、[2]X射線成像以及科學應(yīng)用等領(lǐng)域。1CCD的結(jié)構(gòu)及工作原理211CCD像元尺寸的縮小與靈敏度的提高CCD的工作原理可以比喻為/小桶0和/光雨0。由于像元尺寸的減小,輸出電壓飽和度和靈敏度CCD的結(jié)構(gòu)就像是傳送帶上的并排小桶,光線像雨也隨之減小,尤
5、其是像元尺寸減小到2Lm以下,有滴般離散地射入這些小桶,每一個小桶代表一個像很大的靈敏度損失。許多圖像傳感器公司在縮小像元[1]元。這里,小桶是指用于對光電流積分的光電二極尺寸的同時,針對上述問題提出了技術(shù)改進。比如通管PN結(jié)反偏結(jié)電容;傳送帶代表CCD的讀出電路。過Si3N4側(cè)墻隔離縮小柵電極間距;優(yōu)化微透鏡形當對CCD曝光后,光電二極管首先通過其反偏結(jié)電狀,采用片上微透鏡、無縫透鏡、內(nèi)嵌透鏡以及復(fù)合容對光電流積分,記錄光電荷;接著通過一組時鐘控透鏡等技術(shù);運用低寄生電容的設(shè)計改善轉(zhuǎn)換因子;制,交替改變讀出電路結(jié)構(gòu)中相鄰MOSFET的反偏勢采用背面光照技術(shù)等,使飽
6、和電壓和靈敏度得到充分[3-4]阱,使之前獲得的光電荷包按順序依次通過改善。MOSFET,最終到達輸出端,依次傳遞相鄰兩次曝光212CCD中暗電流的改善產(chǎn)生的光電荷包。眾所周知,器件中界面態(tài)的存在較大地增加了暗電流與暗固定圖案噪聲。一種解決方法是,采用埋溝收稿日期:2009211225器件結(jié)構(gòu),雖然埋層溝道較好地解決了界面態(tài)的問作者簡介:胡琳(1985-),女,碩士研究生。研究方向:數(shù)題,但制造比較復(fù)雜。另一種解決方法是,利用空穴字圖像處理。對界面態(tài)的填充減小暗電流。當界面態(tài)被電荷充滿82胡琳:CCD圖像傳感器的現(xiàn)狀及未來發(fā)展專題綜述[5-6][10]后,便不再產(chǎn)生
7、任何暗電流。脈沖調(diào)制CCD一集成。個像元的柵,使MOS結(jié)構(gòu)連續(xù)達到積累模式又返回21312CCD讀出噪聲的抑制深耗盡模式,使界面偏置在積累模式時吸引足夠的空在改善讀出噪聲方面,NEC公司開發(fā)了新型復(fù)[7]穴來填充界面態(tài),這是利用電荷泵作用(Charge合氧化層技術(shù)晶體管的3級源跟隨放大器,其第2和Pumping)來減小暗電流。這種方法也有一些局限性,第3級柵絕緣層厚度比CCD寄存器薄,這使得它比[8]主要表現(xiàn)在對時鐘與溫度的依賴,在一個短暫的時鐘傳統(tǒng)放大器增加了17%的增益。由于放大器噪聲周期后,界面態(tài)釋放其中的空穴又開始產(chǎn)生暗電流。與放大器柵電容成反比,因此增
