A. CCD光電耦合器
電荷耦合器件,又稱CCD圖象感測器,是一種大規模集成電路光電器件.
CCD基本結構:CCD基本組成分兩部分,MOS(金屬—氧化物—半導體)光敏元陣列和讀出移位寄存器。電荷耦合器件是在半導體矽片上製作成百上千(萬)個光敏元,一個光敏元又稱一個像素,在半導體硅平面上光敏元按線陣或面陣有規則地排列.
當物體通過物鏡成像,這些光敏元就產生與照在它們上面的光強成正比的光生電荷(光生電子—孔穴對),同一面積上光敏元越多解析度越高,得到的圖象越清楚。電荷耦合器件具有自掃描能力,能將光敏元上產生的光生電荷依次有規律的串列輸出,輸出的幅值與對應的光敏元件上電荷量成正比。
B. 紅外相機的原理是什麼再給個簡單的電路圖。
標准相機ccd的感光能力 可以感應人體紅外光線
數碼相機上會用濾色片來濾除紅外光
透視相機就是用特殊濾色片來使CCD獲取人體紅外光而產生透視後的照片
http://image..com/i?tn=image&ct=201326592&cl=2&lm=-1&pv=&word=%BA%EC%CD%E2%CF%E0%BB%FA+%B5%E7%C2%B7&z=0
C. 監控攝像機工作原理和電路圖
CCD攝像機的電路構成及工作原理
1.
電路組成
構成IT-CCD黑白攝像機的電路由IT-CCD攝像器件,時序脈沖發生器及驅動電路,視頻的采樣與保持電路,視頻處理電路,同步信號發生器,電源變換電路等構成。
2.
工作原理
(1)
CCD攝像器件:其作用是進行光電轉換,輸出視頻信號
(2)
時序脈沖發生器及驅動電路:其作用是產生CCD攝像器件進行光電轉換、電荷存儲、電荷轉移和信號輸出所需的各種脈沖信號,並踐行放大輸出
(3)
視頻的采樣與保持電路:其作用是消除CCD輸出的視頻信號(此信號在實踐上市離散的,在幅度上是連續的)中,因信號電荷轉移而產生的各種不應有的信號。經該電路處理,使視頻信號變成數字的視頻信號。
(4)
視頻處理電路:該電路與攝像管式攝像機電路具有完全相同的特點,所涉及電路有鉗位放大(clamper
amplifier,CLAMPER
AMP)、Y校正(Y
CORRECT)、白電平切割(white
clip,
WHT
CLIP)、消隱混合(blanking
max,
BLK
MAX)、黑白平控制(PEDCONT)、同步混合(SYNC)、輸出激勵(output
driver)等電路。視頻信號經視頻處理電路處理後,形成標準的全電視信號。
(5)
同步信號發生器:這部分電路與攝像管式攝像機中的同步信號發生器的原理基本相同,主要產生視頻處理電路所需的脈沖信號,它們是復合消隱脈沖(BLK)、復合同步脈沖(SYNC)、水平驅動信號HD、隔行脈沖(O/E)。但因CCD攝像機沒有掃描電路,故不需要供掃描電路用的驅動脈沖。
(6)
電源變換電路:為簡化CCD攝像機的供電,一般從外部只輸入一種電源(12V),而機內其他各種電壓值的電源都由電源變換獲得。
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D. 電荷藕合器件的CCD的基本工作原理
CCD是由一系列排得很緊密的MOS電容器組成。它的突出特點是以電荷作為信號,實現電荷的存儲和電荷的轉移。因此,CCD工作過程的主要問題是信號電荷的產生、存儲、傳輸和檢測。以下將分別從這幾個方面討論CCD器件的基本工作原理。
(1)MOS電容器
CCD是一種固態檢測器,由多個光敏像元組成,其中每一個光敏像元就是一個MOS(金屬—氧化物—半導體)電容器。但工作原理與MOS晶體管不同。
CCD中的MOS電容器的形成方法是這樣的:在P型或N型單晶硅的襯底上用氧化的辦法生成一層厚度約為100~150NM的SIO2絕緣層,再在SIO2表面按一定層次蒸鍍一金屬電極或多晶硅電極,在襯底和電極間加上一個偏置電壓(柵極電壓),即形成了一個MOS電容器(如圖4所示)。
電荷藕合器件
CCD一般是以P型硅為襯底,在這種P型硅襯底中,多數載流子是空穴,少數載流子是電子。在電極施加柵極電壓VG之前,空穴的分布是均勻的,當電極相對於襯底施加正柵壓VG時,在電極下的空穴被排斥,產生耗盡層,當柵壓繼續增加,耗盡層將進一步向半導體內延伸,這一耗盡層對於帶負電荷的電子而言是一個勢能特別低的區域,因此也叫做「勢阱」。
在耗盡狀態時,耗盡區電子和空穴濃度與受主濃度相比是可以忽略不計的,但如正柵壓VG進一步增加,介面上的電子濃度將隨著表面勢成指數地增長,而表面勢又是隨耗盡層寬度成平方率增加的。這樣隨著表面電勢的進一步增加,在介面上的電子層形成反型層。而一旦出現反型層,MOS就認為處於反型狀態(如圖4所示)。顯然,反型層中電子的增加和因柵壓的增加的正電荷相平衡,因此耗盡層的寬度幾乎不變。反型層的電子來自耗盡層的電子—空穴對的熱產生過程。對於經過很好處理的半導體材料,這種產生過程是非常緩慢的。因此在加有直流電壓的金屬板上迭加小的交流信號時,反型層中電子數目不會因迭有交流信號而變化。
(2)電荷存儲
當一束光投射到MOS電容器上時,光子透過金屬電極和氧化層,進入SI襯底,襯底每吸收一個光子,就會產生一個電子—空穴對,其中的電子被吸引到電荷反型區存儲。從而表明了CCD存儲電荷的功能。一個CCD檢測像元的電荷存儲容量決定於反型區的大小,而反型區的大小又取決於電極的大小、柵極電壓、絕緣層的材料和厚度、半導體材料的導電性和厚度等一些因素。
圖5表示了SI-SIO2的表面電勢VS與存儲電荷QS的關系。曲線的直線性好,說明兩者之間有良好的反比例線性關系,這種線性關系很容易用半導體物理中「勢阱」的概念來描述。電子所以被加有柵極電壓VG的MOS結構吸引到SI-SIO2的交接面處,是因為那裡的勢能最低。在沒有反型層電荷時,勢阱的「深度」與電極電壓的關系恰如表面勢VS與電荷QS的線性關系,如圖6(A)所示。圖6(B)為反型層電荷填充勢阱時,表面勢收縮。當反型層電荷足夠多,使勢阱被填滿時,如圖6(C)所示,此時表面勢下降到不再束縛多餘的電子,電子將產生「溢出」現象。
(3)電荷轉移
為了便於理解在CCD中勢阱電荷如何從一個位置移到另一個位置,取CCD中四個彼此靠得很近的電極來觀察,見圖7。
假定開始時有一些電荷存儲在偏壓為10V的第二個電極下面的深勢阱里,其它電極上均加有大於域值電壓的較低電壓(例如2V)。設圖7(A)為零時刻(初始時刻),過T1時刻後,各電極上的電壓變為如圖7(B)所示,第二個電極仍保持為10V,第三個電極上的電壓由2V變到10V,因這兩個電極靠得很緊(間隔只有幾微米),他們各自的對應勢阱將合並在一起。原來在第二個電極下的電荷變為這兩個電極下的勢阱所共有,如圖7(B)和7(C)所示。若此後電極上的電壓變為圖7(D)所示,第二個電極電壓由10V變為2V,第三個電極電壓仍為10V,則共有的電荷轉移到第三個電極下面的勢阱中,如圖7(E)。由此可見,深勢阱及電荷包向右移動了一個位置。
通過將一定規則變化的電壓加到CCD各電極上,電極下的電荷包就能沿半導體表面按一定方向移動。通常把CCD電極分為幾組,每一組稱為一相,並施加同樣的時鍾脈沖。CCD的內部結構決定了使其正常工作所需的相數。圖7所示的結構需要三相時鍾脈沖,其波形圖如圖7(F)所示,這樣的CCD稱為三相CCD。三相CCD的電荷耦合(傳輸)方式必須在三相交迭脈沖的作用下才能以一定的方向,逐個單元的轉移。另外必須強調指出的是,CCD電極間隙必須很小,電荷才能不受阻礙地自一個電極下轉移到相鄰電極下。這對於圖7所示的電極結構是一個關鍵問題。如果電極間隙比較大,兩相鄰電極間的勢阱將被勢壘隔開,不能合並,電荷也不能從一個電極向另一個電極轉移。CCD便不能在外部時鍾脈沖的作用下正常工作。
(4) 電荷的注入和檢測
CCD中的信號電荷可以通過光注入和電注入兩種方式得到。光注入就是當光照射CCD矽片時,在柵極附近的半導體體內產生電子—空穴對,其多數載流子被柵極電壓排開,少數載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。而所謂電注入,就是CCD通過輸入結構對信號電壓或電流進行采樣,將信號電壓或電流轉換為信號電荷。在此僅討論與本課題有關的光注入法。
CCD利用光電轉換功能將投射到CCD上面的光學圖像轉換為電信號「圖像」,即電荷量與當地照度大致成正比的大小不等的電荷包空間分布,然後利用移位元元寄存功能將這些電荷包「自掃描」到同一個輸出端,形成幅度不等的實時脈沖序列。其中光電轉換功能的物理基礎是半導體的光吸收。當電磁輻射投射到半導體上面時,電磁輻射一部分被反射,另一部分透射,其餘部分被半導體吸收。所謂半導體光吸收,就是電子吸收光子並從一個能態躍遷到另一個較高能級的過程。我們這里將要涉及到的是價帶電子越過禁帶到導帶的躍遷,和局域雜質或缺陷周圍的束縛電子(或空穴)到導帶(獲價帶)的躍遷。他們分別稱為本徵吸收和非本徵吸收。CCD利用處於表面深耗盡狀態的一系列MOS電容器(稱為感光單元或光敏單元)收集光產生的少數載流子。這些收集勢阱是相互隔離的。由此可見,光轉換成電的過程實際上還包括對空間連續的光強分布進行空間上分離的采樣過程。
另外,襯底每吸收一個光子,反型區中就多一個電子,這種光子數目與存儲電荷的定量關系正是CCD檢測器用於對光信號作定量分析的依據。
檢測電路
轉移到CCD輸出端的信號電荷在輸出電路上實現電荷/電壓(電流)的線性變換,稱之為電荷檢測。從應用角度對電荷檢測提出的要求是檢測的線性、檢測的增益和檢測引起的雜訊。針對不同的使用要求,有幾種常用的檢測電路,如柵電容電荷積分器、差動電路積分器以及帶浮置柵和分布浮置柵放大器的輸出電路。這里就不一一敘述了。
E. 單片機stc89系列實現CCD驅動電路設計, 採用線陣TCD2252D圖像感測器,求原理圖
不確定直連是否能驅動,如果可以的話就用單片機的IO口接CCD的「時序」管腳,按照數據資料寫時序
F. CCD的基本工作原理是什麼
CCD的基本工作原理:
在N型或 P型硅襯底上生長一層二氧化硅薄層,再在二氧化硅層上淀積並光刻腐蝕出金屬電極,這些規則排列的金屬-氧化物-半導體電容器陣列和適當的輸入、輸出電路就構成基本的 CCD移位寄存器。
對金屬柵電極施加時鍾脈沖,在對應柵電極下的半導體內就形成可儲存少數載流子的勢阱。可用光注入或電注入的方法將信號電荷輸入勢阱。然後周期性地改變時鍾脈沖的相位和幅度,勢阱深度則隨時間相應地變化,從而使注入的信號電荷在半導體內作定向傳輸。CCD 輸出是通過偏置PN結收集電荷,然後放大、復位,以離散信號輸出。
(6)ccd電路圖擴展閱讀:
CCD的應用:
1.傳真機中使用的線陣ccd圖像通過透鏡成像在電容器陣列的表面上,根據其亮度在每個電容器單元上形成電荷。用於傳真或掃描儀的線陣ccd一次捕獲一小片光和陰影,而用於數碼相機或照相機的平面ccd一次捕獲整個圖像或從中提取正方形區域。
2.超高解析度ccd晶元仍然相當昂貴,配備了3-ccd靜態攝像機,其價格往往超過許多專業攝影師的預算。所以一些高端相機使用旋轉濾色器。
3.ccd在天文學中有著非常好的應用,使固定望遠鏡能夠像跟蹤望遠鏡一樣工作。其方法是使ccd上電荷的讀取和運動方向與天體運行方向一致,速度同步。ccd導星不僅能使望遠鏡有效地校正跟蹤誤差,而且使望遠鏡記錄的視場比原來的大。
參考資料來源:網路——電荷耦合器件
G. 請問電子元器件CCD BT或CCD AG(電容在電路圖中以C*為標號,此元件在電路圖是以F*為標號)是什麼呀
是個瞬態電壓抑制二極體
H. 求CCD電路圖
這里有現成的,還有介紹。
http://www.dzcpkf.com/dlt/sort058/sort0200/27816.html
I. 導師給了我一個CCD晶元,讓我畫電路圖,可是看著有點復雜
你不是都把型號寫出來了嗎,直接找他們的datasheet看看就知道用處了,CXD3142R不就是了?
你自己也寫出來了