Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

CCD, Charge Coupled Device
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Feldeffekttransistoren beruhen auf dem
Volumeneffekt. Die Leitfähigkeit in einem
bestimmten Volumen, dem Kanal, wird von
der Spannung an einer isolierten
angebrachten Steuerelektrode (Gate =
Basis) beeinflusst. Der Strom durch den von
zwei Elektroden (Source = Emitter und Drain
= Kollektor) begrenzten Kanal ist nichtlinear
von der Spannung über dem Kanal UDS und
der Spannung an der Steuerelektrode (Gate)
UGS abhängig. Source und Drain werden
gegenüber dem Substrat (Bulk) durch p-n-
Übergänge separiert. Die p-n-Übergänge
werden in Sperrrichtung betrieben. Es bildet
sich erst dann ein leitfähiger Kanal im p-
Gebiet der Gateelektrode, wenn eine
ausreichend hohe positive Spannung beim
Gate anliegt (Schwellspannung).
Potentialtopf → Verarmungsrandschicht: + Spannung ⇒ Verarmung an Majoritätsträgern:
E
n -Typ HL
Oxid
E FMetall
Metall
Randverbiegung durch angelegte Spannung
Funktionsweise
x
E
n -Typ HL
A charge-coupled device (CCD), is an integrated circuit containing an array of linked, or
coupled, capacitors. Under the control of an external circuit, each capacitor can transfer its
electric charge to one or other of its neighbours.
When a photon strikes an atom, it can elevate an electron to a higher energy level, in some
cases freeing the electron from the atom. When light strikes the CCD surface, it frees
electrons to move around and they accumulate in the capacitors. Those electrons are
shifted along the CCD by regular electronic pulses and "counted" by a circuit which dumps
the electrons from each pixel in turn into a capacitor and measures and amplifies the
voltage across it, then empties the capacitor. This gives an effective black & white image of
how much light has fallen on each individual pixel.
CCDs containing a single row of capacitors can be used as delay lines. An analogue
voltage is applied to the first capacitor in the array, and at regular intervals a command is
given to each capacitor to transfer its charge to its neighbour. Thus the entire array is
Oxid
Metall
x