線陣CCD的種類很多,分類方法也很多。不同類型的線陣CCD具有不同特點(diǎn),適于不同的應(yīng)用。下面以TCD1206UD為例進(jìn)行介紹。 TCD1206UD為典例的二相線CCD,這里就其基本結(jié)構(gòu)、工作原理作一介紹。
基本結(jié)構(gòu)
圖12-12所示為TCD1206UD的基本結(jié)構(gòu)原理圖。它由2236個(gè)PN結(jié)光電二極管構(gòu)成光敏元陣列。其中前64個(gè)和后12個(gè)是用作暗電流檢測(cè)而被遮蔽的,圖中用符號(hào)Dn表示在檢測(cè)輸出時(shí)要濾掉的信號(hào);中間的2160個(gè)光電二極管是曝光像敏單元,圖中用Sn表示。每個(gè)光敏單元的尺寸為14μm長(zhǎng)、14μm高,中心距亦為14μm。光敏元件陣列總長(zhǎng)為30.24mm,光敏元的兩側(cè)是用作存儲(chǔ)光生電荷的MOS電容陣列(圖中存儲(chǔ)柵)。MOS電容陣列兩側(cè)是轉(zhuǎn)移柵電極SH,在它的兩側(cè)為CCD模擬移位寄存器,其輸出部分由信號(hào)輸出單元和補(bǔ)償輸出單元構(gòu)成。
工作原理
TC1206UD在如圖12-13所示的驅(qū)動(dòng)脈沖作用下工作。當(dāng)脈沖高電平到來(lái)時(shí),正值φ1電極下均形成深阱,同時(shí)的高電平使電極下的深勢(shì)阱與MOS電容存儲(chǔ)勢(shì)阱溝通。如圖12-14所示,MOS電容中的信號(hào)電荷包通過(guò)轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移到模擬移位寄存器的φ1極下的勢(shì)阱隔離開(kāi)。存儲(chǔ)柵勢(shì)阱進(jìn)入光積分狀態(tài),而模擬移位寄存器將在φ1與φ2脈沖的作用下驅(qū)使轉(zhuǎn)移到φ1電極下勢(shì)阱中的信號(hào)電荷向左轉(zhuǎn)移,并經(jīng)輸出電路由OS電極輸出。
由于結(jié)構(gòu)上的安排,OS端首先輸出13個(gè)虛設(shè)單元信號(hào),再輸出51個(gè)暗信號(hào),然后連續(xù)輸出S1到S2160的有效像素單元信號(hào),第S2160信號(hào)輸出后,又輸出9個(gè)暗信號(hào),再輸出2個(gè)奇偶檢測(cè)信號(hào),以后便是空驅(qū)動(dòng)??镇?qū)動(dòng)數(shù)目可以是任意的。由于該器件是兩列并行分奇偶傳輸?shù)?。所以在一個(gè)φSH 周期中至少要有1118個(gè)脈沖φ1,即TSH>1118T1 圖12-16中的 φK為復(fù)位級(jí)的復(fù)位脈沖,復(fù)位一次輸出一個(gè)信號(hào)。