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简答题CCD固态图像传感器如何实现光电转换、电荷存储和转移过程，在工程测试中有哪些应用？
  • ⑴电荷的产生、存储：构成CCD的基本单元是MOS电容器，结构中半导体以P型硅为例，金属电极和硅衬底为电容器的两极，SiO2为介质，在金属电极上加正向电压G时，由此形成的电场穿过SiO2薄层，吸引硅中的电子在Si-SiO2的界面上，而排斥Si-SiO2界面附近的空穴，因此形成一个表面带负电荷，而里面没有电子和空穴的耗尽层。与此同时，Si-SiO2界面处的电势发生相应变化，若取硅衬底内的电位为零，表面势S的正值方向朝下，当金属电极上所加的电压G超过MOS晶体上开启电压时，Si-SiO2界面可存储电子。由于电子在那里势阱较低，可以形象的说，半导体表面形成了电子势阱，当光照射到CCD硅片表面时，在栅极附近的耗尽区吸收光子产生电子-空穴对。这是在栅极电压的作用下，空穴被排斥出耗尽区而电子被收集在势阱中，形成信号电荷存储起来，如果G保持时间不长，则在各个MOS电容器的势阱中储积的电荷取决于照射到该点的光强。
    ⑵电荷包的转移：若MOS电容器之间排列足够紧密，使得相邻的MOS电容的势阱相互沟通，即相互耦合，那么就可以使信号电荷在各个势阱中转移，并尽可能的向表面势S最大的位置堆积，因此，在各个栅极上加以不同幅值的正向脉冲，即可以改变他们对应的MOS的表面势，亦可以改变势阱的深度，从而使信号电荷由浅阱向深阱自由移动。
    CCD固态图像传感器在工程测试中的应用：
    ⑴物位、尺寸、形状、工件损伤的测量；
    ⑵作为光学信息处理的输入环节，如电视摄像、传真技术、光学文字识别和图像识别的输入环节；
    ⑶自动生产过程的控制敏感元件。

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