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1、测试测试技术技术固态图像传感器固态图像传感器核心：核心：电荷耦合器件电荷耦合器件 （Charge Coupled Device，CCD）定义定义：把接收到的光像分成许多小单元把接收到的光像分成许多小单元（像素像素），并将它们转换成电信号，然后），并将它们转换成电信号，然后顺序地输送出去的器件。顺序地输送出去的器件。测试测试技术技术CCD特点：特点：以以电荷电荷作为信号。作为信号。功能：功能：光生电荷、积蓄光生电荷、积蓄电荷、电荷、转移电荷转移电荷组成：组成：阵列式排列在衬底上的金属阵列式排列在衬底上的金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（Metal Oxide Semi-conductor，MO
2、S）电容器）电容器“排列起来的排列起来的MOS电容阵列电容阵列”测试测试技术技术MOS电容器电容器MOS光敏单元光敏单元（半导体）（半导体）氧化物氧化物SiO2 金属金属测试测试技术技术SiO2 表面势：表面势：单个电子的电荷量：单个电子的电荷量：电子的静电位能：电子的静电位能：积蓄电荷积蓄电荷测试测试技术技术势阱的深度与所加电压大小成正比。势阱的深度与所加电压大小成正比。测试测试技术技术光照射在硅片上，在光子作用下，半导体硅光照射在硅片上，在光子作用下，半导体硅吸收光子，产生电子空穴对，其中的光生吸收光子，产生电子空穴对，其中的光生电子被附近的势阱吸收，吸收的电子被附近的势阱吸收，吸收的光生
3、电子数光生电子数量量与与光照强度光照强度成正比。成正比。势阱中势阱中电子数目电子数目反映光的反映光的强弱强弱和图像的和图像的明暗明暗程度。程度。MOS电容器实现电容器实现光信号光信号向向电荷信号电荷信号的转变。的转变。即使停止光照，一定时间内势阱中的电子也即使停止光照，一定时间内势阱中的电子也不会损失，实现对光照的记忆。不会损失，实现对光照的记忆。光生电荷光生电荷测试测试技术技术UG1UG2SiO2P-Si12为方便电荷转移，这些为方便电荷转移，这些MOS光敏单元彼此光敏单元彼此非常靠近，使用同一半导体衬底；氧化层非常靠近，使用同一半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。均匀、连续
4、；相邻金属电极间隔极小。转移电荷转移电荷表面势：表面势：电荷转移原理电荷转移原理：通过在电极上加不同的：通过在电极上加不同的电压（称为电压（称为驱动脉冲驱动脉冲）实现的。）实现的。栅极电压：栅极电压：测试测试技术技术顺序脉冲：顺序脉冲：三相时钟脉冲波形三相时钟脉冲波形相位差：相位差：1/3周期周期测试测试技术技术测试测试技术技术通过通过脉冲电压脉冲电压的变化，在半导体表面形成的变化，在半导体表面形成不同的势阱，且右边产生更深势阱，左边不同的势阱，且右边产生更深势阱，左边形成阻挡势阱，使信号电荷自左向右作形成阻挡势阱，使信号电荷自左向右作定定向运动向运动，在时钟脉冲的控制下从一端移位，在时钟脉冲
5、的控制下从一端移位到另一端，直到输出。到另一端，直到输出。测试测试技术技术当输出二极管加上反向偏压时，转移到终端当输出二极管加上反向偏压时，转移到终端的电荷在时钟脉冲作用下移向输出二极管，的电荷在时钟脉冲作用下移向输出二极管，被二极管的被二极管的PN结所收集，在负载结所收集，在负载RL上形成上形成脉冲电流脉冲电流Io。输出电流的大小与信号电荷的大小成正比，输出电流的大小与信号电荷的大小成正比，并通过负载电阻并通过负载电阻RL转换为信号电压转换为信号电压Uo输出。输出。输出电荷输出电荷输出栅输出栅测试测试技术技术由于每个光敏单元排列整齐，尺寸由于每个光敏单元排列整齐，尺寸和位置准确，因此光敏单元
6、阵列可和位置准确，因此光敏单元阵列可作为尺寸测量的标尺。作为尺寸测量的标尺。从测量上来说，这种光敏单元同时从测量上来说，这种光敏单元同时实现了光照度和位置的测量功能。实现了光照度和位置的测量功能。测量特性测量特性测试测试技术技术小型、轻便、响应快、灵敏度高、小型、轻便、响应快、灵敏度高、稳定性好、寿命高和以光为媒介可稳定性好、寿命高和以光为媒介可以对人员不便出入的环境进行远距以对人员不便出入的环境进行远距离测量等。离测量等。传感器特点传感器特点测试测试技术技术物位、尺寸、形状、工件损伤等测量；物位、尺寸、形状、工件损伤等测量；作为光学信息处理的输入环节；作为光学信息处理的输入环节；自动生产过程中的控制敏感元件。自动生产过程中的控制敏感元件。应用应用测试测试技术技术1.掌握固态图像传感器的工作原理掌握固态图像传感器的工作原理2.了解固了解固态态图像传感器的特点图像传感器的特点3.掌握固掌握固态态图像传感器的工程应用图像传感器的工程应用教学小结教学小结