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TOP18线阵CCD用于工件外径尺寸检测的研究.doc文档免费在线阅读

。判断暗电流的存在限制了器件动态范围和信号处理能力。暗电流的大小与光积分时间,周围环境温度密切相关,通常温度每上升。。,暗电流提高约个数量级。摄像器件在室温下暗电流约为。产生暗电流的主要原因有以下当为高电平时,可将区极看作晶体管的源极,为其栅极,而为其漏极。当它工作在饱和区时,输入栅下沟道电流为式中,为信号沟道宽度为注入栅的长度为载流子表面迁移率为注入栅电容。经过时间注入后,下势阱的信号电荷量为可见这种注入方式的信号电荷不仅依赖于和,而且与输入二极管所加偏压的大小有关。因此,与的线性关系较差。电压注入法电压注入法与电流注入法类似,也是把信号加到源极扩散区上,所不同的是输入栅电极上加与同位声。该噪声若换算成均方根值就可以与的噪声相比较。Ⅴ暗电流噪声与光子发射样,暗电流也是个随机过程,因而也成为噪声源。而且,若每个单元的暗电流不样,就会产生图形噪声。此外,器件的单零时,也会产生噪声,这与使用偏置光的情况样。Ⅲ俘获噪声在中起因于界面缺陷,在中起因于体缺陷,但中俘获噪声小。Ⅳ输出噪声这种噪声起因于输出电路复位过程中产生的热噪荷也是随机的,这就成为噪声源。由于这种噪声源与传感器无关,而取决于光子的性质,因而成为摄像器件的基本限制因素,这种噪声主要对于低光强下的摄像有影响。Ⅱ胖零噪声对,在使用偏置电荷胖约为。噪声在中,有以下几种噪声源由于电荷注入器件引起的噪声电荷转移过程中,电荷量的变化引起的噪声由检测时产生的噪声。Ⅰ光子噪声由于光子发射是随机过程,因而势阱中收集的光电为栅极电压。在中,计算比较复杂,随着沟道深度增加,势阱中可以容纳的电荷量增加减少,对于与上述条件相同的,若氧化膜厚,相当于沟道深度的外延层厚度为,则氧化膜厚度为,电极尺寸为,栅极电压为,则中,势阱中的电荷量为,或,个电子。可近似用下式表示式中,是单位氧化膜面积的电容量,阱中的最大信号电荷量势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于的电极面积及器件结构还是,时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素。设的电极有效面积为,的杂质浓度为它的光谱响应特性近似直线。动态范围饱和暴光量和等效噪声暴光量的比值称为的动态范围。器件动态范围般在数量级。换种说法动态范围由势阱中可存储的最大电荷量和噪声决定的最小电荷量之比决定。其短波限有时受窗口材料的吸收特性影响。例如,属于外光电效应摄像管的光谱响应由光阴极材料决定属于内光电效应的视像管和摄像器件的光谱响应分别由靶材料和硅材料决定热释电摄像管基于材料的热释电效应,换效率,当材料确定以后它是常数为电子电荷量,是常数为入射辐射频率,对于单色光亦为常数。由此可以看出的光电转换特性为线性的。光谱响应光电成像器件的光谱响应取决于光电转换材料的光谱响应,反型层电荷形成的,因此,它具有良好的光电转换特性。它的光电转换因子可达到以上。另外,可以推出,式中,为的积分时间,可以设为常数为器件的光电转电荷的存储和电荷的转移。因此,的基本过程主要是信号电荷的产生存储转移和检测。的基本特性光电转换特性存储于像敏单元中的信号电荷包是由入射光子被硅衬底材料吸收,并被转换成少数载流子相机摄录影机监视摄影机等多项影像输入产品上。第二章的工作原理电荷耦合摄像器件的突出特点是以电荷为信号的载体,不同于大多数以电流或电压为信号的载体的器件。的基本功能是储在离半导体表面定深度的体内,并可在半导体体内沿定方向传输,有时也称为埋沟道器件。又可分为线型与面型两种,其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上,而面型主要应用于数码生产,品质稳定,坚固,不易老化,使用方便及保养容易。有两种基本类型电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面传输,这类器件称为表面沟道,简称。体沟道电荷包存光谱响应广低影像失真体积小,重量轻低耗电力,不受强电磁场影响电荷传输功率佳可大批量最大阻碍。的优点高解析度低噪声高敏感度动态范围广良好的线性特性曲线大面积感光最大阻碍。的优点高解析度低噪声高敏感度动态范围广良好的线性特性曲线大面积感光光谱响应广低影像失真体积小,重量轻低耗电力,不受强电磁场影响电荷传输功率佳可大批量生产,品质稳定,坚固,不易老化,使用方便及保养容易。有两种基本类型电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面传输,这类器件称为表面沟道,简称。体沟道电荷包存储在离半导体表面定深度的体内,并可在半导体体内沿定方向传输,有时也称为埋沟道器件。又可分为线型与面型两种,其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上,而面型主要应用于数码相机摄录影机监视摄影机等多项影像输入产品上。第二章的工作原理电荷耦合摄像器件的突出特点是以电荷为信号的载体,不同于大多数以电流或电压为信号的载体的器件。的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。因此,的基本过程主要是信号电荷的产生存储转移和检测。的基本特性光电转换特性存储于像敏单元中的信号电荷包是由入射光子被硅衬底材料吸收,并被转换成少数载流子反型层电荷形成的,因此,它具有良好的光电转换特性。它的光电转换因子可达到以上。另外,可以推出,式中,为的积分时间,可以设为常数为器件的光电转换效率,当材料确定以后它是常数为电子电荷量,是常数为入射辐射频率,对于单色光亦为常数。由此可以看出的光电转换特性为线性的。光谱响应光电成像器件的光谱响应取决于光电转换材料的光谱响应,其短波限有时受窗口材料的吸收特性影响。例如,属于外光电效应摄像管的光谱响应由光阴极材料决定属于内光电效应的视像管和摄像器件的光谱响应分别由靶材料和硅材料决定热释电摄像管基于材料的热释电效应,它的光谱响应特性近似直线。动态范围饱和暴光量和等效噪声暴光量的比值称为的动态范围。器件动态范围般在数量级。换种说法动态范围由势阱中可存储的最大电荷量和噪声决定的最小电荷量之比决定。阱中的最大信号电荷量势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于的电极面积及器件结构还是,时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素。设的电极有效面积为,的杂质浓度为氧化膜厚度为,电极尺寸为,栅极电压为,则中,势阱中的电荷量为,或,个电子。可近似用下式表示式中,是单位氧化膜面积的电容量,为栅极电压。在中,计算比较复杂,随着沟道深度增加,势阱中可以容纳的电荷量增加减少,对于与上述条件相同的,若氧化膜厚,相当于沟道深度的外延层厚度为,则约为。噪声在中,有以下几种噪声源由于电荷注入器件引起的噪声电荷转移过程中,电荷量的变化引起的噪声由检测时产生的噪声。Ⅰ光子噪声由于光子发射是随机过程,因而势阱中收集的光电荷也是随机的,这就成为噪声源。由于这种噪声源与传感器无关,而取决于光子的性质,因而成为摄像器件的基本限制因素,这种噪声主要对于低光强下的摄像有影响。Ⅱ胖零噪声对,在使用偏置电荷胖零时,也会产生噪声,这与使用偏置光的情况样。Ⅲ俘获噪声在中起因于界面缺陷,在中起因于体缺陷,但中俘获噪声小。Ⅳ输出噪声这种噪声起因于输出电路复位过程中产生的热噪声。该噪声若换算成均方根值就可以与的噪声相比较。Ⅴ暗电流噪声与光子发射样,暗电流也是个随机过程,因而也成为噪声源。而且,若每个单元的暗电流不样,就会产生图形噪声。此外,器件的单元尺寸不同或间隔不同也会成为噪声源,但这种噪声源可以通过改进光刻技术而减少。暗电流在正常工作的情况下,电容处于未饱和的非平衡态。随着时间的推移,由于热激发而产生的少数载流子使系统趋向平衡。因此,即使在没有光照或其它方式对器件进行电荷注入的情况下,也会存在不希望有的暗电流。众所周知,暗电流使大多数摄像器件所共有的特性,是判断个摄像器材好坏的重要标准,尤其是暗电流在整个摄像区域不均匀时更是如此。判断暗电流的存在限制了器件动态范围和信号处理能力。暗电流的大小与光积分时间,周围环境温度密切相关,通常温度每上升。。,暗电流提高约个数量级。摄像器件在室温下暗电流约为。产生暗电流的主要原因有以下当为高电平时,可将区极看作晶体管的源极,为其栅极,而为其漏极。当它工作在饱和区时,输入栅下沟道电流为式中,为信号沟道宽度为注入栅的长度为载流子表面迁移率为注入栅电容。经过时间注入后,下势阱的信号电荷量为可见这种注入方式的信号电荷不仅依赖于和,而且与输入二极管所加偏压的大小有关。因此,与的线性关系较差。电压注入法电压注入法与电流注入法类似,也是把信号加到源极扩散区上,所不同的是输入栅电极上加与同位相的选通脉冲。其宽度小于的脉宽。在选通脉冲的作用下,电荷被注入到第个转移栅下的势阱里,直到阱的电位与区的电位相等时,注入电荷才停止。下的势阱中电荷向下级转移之前,由于选通脉冲已经终止,输入栅下的势垒开始把下和的势阱分开,同时,留在下的电荷被挤到和的势阱中。由此而引起起伏,不仅产生输入噪声,而且使信号电荷与线性关系变坏。这种起伏,可以通过减小电极的面积来克服。另外,选通脉冲的截止速度减慢也能减小这种起伏。电压注入法的电荷注入量与时钟脉冲频率无关。电荷的检测输出方式在中,有效地收集和检测电荷是个重要问题。的重要特性之是信号电荷转移过程中与时钟脉冲没有任何电容耦合,而在输出端则不可避免。因此,选择适当的输出端电路可以尽可能地减少时钟脉冲容性地馈入输出电路的程度。

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