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电荷的注入和检测的过程
 
更新时间:2015.01.01 浏览次数:
 

  在CCD中,有效地收集和检测电荷是一个重要问题。CCD的重要特性之一是信号电荷在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,选择适当的输出电路,尽可有地减小时钟脉冲对输出信号的容性干扰。的CCD输出电荷信号的方式主要是称为电流输出方式的电路。

  电流输出方式的电路是由检测二极管、二极管的偏置电阻R、源极输出放大器和复位场效应晶体管VR等单元构成。信号电荷在转移脉冲CR1、CR2的驱动下向右转移到最末一级转移电极下的势,当CR2上的电压由高变低时,由于势阱的提高,信号的电荷将通过输出栅下的势阱进入反向偏置的二极管中。由电源UD、电阻R、衬底P和N区构成的输出二极管中的电荷,将产生电流的大小与注入二极管中的信号电荷成正比,而与R成反比。电阻R是制作在CCD器件内部的固定电阻,阻值为常数。所以,输出电流ID与注入二极管中的电荷量Q成线性关系。

  复位场效应晶体客VR用于检测二极管的深势阱进行复位。它的主要作用是在一个读出周期中,注入输出二极管深势阱中的信号电荷通过偏置电阻放电,偏置电阻太小中,信号电荷很容易被放掉,输出信号的持续时间很短,不利于检测。增大偏置电阻可以使输出信号获得较长的持续时间,在转移脉冲CR1的周期内,信号电荷被卸放掉的数量不大,有利于对信号的检测。但是,在下一个信号到来时,没有卸放掉的电荷势 必与新转移来的电荷叠加,破坏后面的信号。为此,引入复位场效应晶体管VR,使没有来得及被卸放掉的信号电荷通过复位场效应晶体管卸放掉。复位场效应晶体管在复位脉冲的RS的作用下使复位场效应晶体管导通,它导通的动态电阻远小于偏置电阻的阻值,以便使输出二极管中的剩余电荷通过复位场效应晶体管流入电源,的电位恢复到起始的高电平,为接受新的信号电荷做好准备。

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