80年代后期,因为CCD中每一像素的缩小,将使得受光面积减少,感度也将变低。为改善这个问题,索尼在每一感光二极管前装上微小镜片,使用微小镜片后,感光面积不再因为感测器的开口面积而决定,而是以微小镜片的表面积来决定。所以在规格上提高了开口率,也使感亮度因此大幅提升。
光电荷的转移途径有CCD表面沟道(SCCD)和体沟道(BCCD,也称为埋沟道CCD)两种方式。表面沟道CCD的电荷转移途径距离半导体-绝缘体分界面较近,工艺简单,动态范围大,但信号电荷的转移受表面态的影响,转移速度和转移效率低,工作频率一般在10MHz以下。为了消除这种现象,以提高CCD的工作速度,用离子注入方法转移沟道的结构,从而使势能较小值脱离界面而进入衬底内部,形成体内的转移沟道,避免了表面态的影响,这就是体沟道CCD.体沟道CCD的转移效率大大提高,工作频率可高达100MHz,且能做成大规模器件。
CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组,每组称为一相,并施加同样的时钟脉冲。所需相数由CCD芯片内部结构决定,结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。
CCD暗电流是内部热激励载流子造成的。CCD在低帧频工作时,可以几秒或几千秒的累积(曝光)时间来采集低亮度图像,如果曝光时间较长,暗电流会在光电子形成之前将势阱填满热电子。由于晶格点阵的缺陷,不同像素的暗电流可能差别很大。在曝光时间较长的图像上,会产生一个星空状的固定噪声图案。这种效应是因为少数像素具有反常的较大暗电流,一般可在记录后从图像中减去,除非暗电流已使势阱中的电子达到饱和。
CCD的光谱灵敏度取决于**效率、波长、积分时间等参数。**效率表征CCD芯片对不同波长光信号的光电转换本领。不同工艺制成的CCD芯片,其**效率不同。灵敏度还与光照方式有关,背照CCD的**效率高,光谱响应曲线无起伏,正照CCD由于反射和吸收损失,光谱响应曲线上存在若干个峰和谷。
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