关于CCD的噪声测量

一、前言电荷耦合器件(简称CCD)是七十年代发展起来的新型固体器件,它代表了成象器件的发展方向,也可应用于微光成象。考虑到微光固体成象技术的发展,我们在现有条件下对我国研制的三相单行256位SCCLID(表面电荷耦合线阵成象器件)做了一些工作,现将初步结果介绍如下。二、原理CCD的主要噪声有输入噪声、转移噪声、暗电流噪声和输出噪声。通常CCD的各种噪声都以浮置扩散极输出电荷包电子数涨落量方均根值表示(以下设衬底为p型)。     

体陷阱对于体沟电荷耦合器件性能的影响

为了避免表面沟道电荷耦合器件中信号电荷与界面态的互作用造成的转移损失的限制,列入了一种体沟电荷耦合器件(BCCD’s)。它最初的名字叫做埋沟电荷耦合器件。运用一种循环本底电荷可以尽量减少这些限制,实际上通过测试已经获得了非常低的界面态密度(1×10~6cm~2·eV)。界面态也会引起与本底电荷无关的转移噪声。在本文里我们将会看到BCCD’s也会受到类似的影响,只是这些影响一般地讲要小些罢了。这些影响起因于信号电荷与体态的互作用。BCCD也曾被称之为蠕动电荷耦合器件,用它来扩大电极下面的边缘场而获得很高的工作频率。     

红外焦平面阵列

红外焦平面使用电荷耦合器件(CCD)作传感和信息处理,可提高探测器的密度,并改进其性能。由电荷耦合概念制成的器件使用电荷耦合概念制成的器件有可能在红外成象中应用的有下列几种:InSb电荷注入器件(CID),累积型电荷耦合器件,非     

凝视成像三维激光雷达噪声分析

增强型电荷耦合器件(ICCD)是凝视成像三维激光雷达的关键器件之一。测量了在不同输入光强和不同像增强器增益电压条件下的光强以及噪声。根据光电探测过程,用泊松随机过程理论和最小二乘拟合法对测得的光强噪声数据进行了分析,发现噪声主要由来自于像增强器的等效光电子散粒噪声和电荷耦合器件(CCD)的光电子散粒噪声组成。尽管像增强器对光信号进行了放大,在大部分情况下,CCD的光电子散粒噪声也不可忽略。建立了双随机变量泊松过程的三维成像噪声模型,利用该模型给出了测距误差最小意义下的最优增益距离调制函数。     

电荷传输器件

本文是描述用于数字存贮、模拟延迟和摄像传感方面的电荷传输器件的一篇评论。扼要叙述不同类型的电荷耦合器件和 MOS 斗链器件。讨论了在上述这些应用中影响这些器件特性的诸如传输无用效率、噪声、暗电流等因素。描述了电荷传输器件起不同功能作用的种种可能机构。已制造了许多电荷传输器件,并且已经表明有相当大的成就。测量了一种传输器的传输无用效率是在10~(-3)到10~(-4)范围内。最后,预计电荷传输器件在某些模拟延迟、摄像传感和数字应用方面将很快找到它的出路。     

混合式红外焦平面阵列

本文介绍研制混合式红外焦平面阵列方面的新成果,注意力集中在利用与电荷耦合器件(CCD)多路传输器源耦合的背照射InAsSb和HgCdTe光伏探测器的混合式焦平面阵列。用实验论证了输入电路,电荷撇取和电荷分配的背景抑制能力。介绍了有关均匀性方面的数据以及MOS场效应晶体管(MOSFET)输入的阈电压与温度的关系,此关系与理论上的计算值很一致。本文还讨论了与混合式红外焦平面阵列有关的几种噪声问题。对有反馈放大器的源耦合输入电路的噪声进行了分析,结果表明:虽然增加了两个新的噪声源,但是此电路工作的噪声能比单一源耦合输入电路的噪声更小。为了进一步了解焦平面的工作,已经制作了一个与实验数据极一致的噪声性能模型。最后,讨论了混合式焦平面阵列的性能。     

新型传感器讲座 第六讲 线列电荷耦合图像传感器(上)

电荷耦合图像传感器是一种能将光学图像转换成模拟电信号的固体光电转换器件。电荷耦合图像传感器是在1970年电荷耦合器件(CCD)发明之后发展起来的新器件。十余年来,它的发展十分迅速,不仅像元数不断增加,例如线列已有5000像元,而且性能也逐步提高,如转移效率已达99.999％以上,噪声可小于10个电子/像元,灵敏度已超过光导摄像管。近年来用于电视摄像的单片彩色电荷耦合图像传感器已得到广泛的重视,并取得了很大的发展,目前已开始进入民用市场。用于红外波段、X射线波段和电子束探测的电荷耦合图像传感器也都试制成功,并开始在实验中应用。     

TDI-CCD的特性及改进方法分析

介绍了时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)的工作原理及特点,分析了改善其噪声的大小、带宽、信噪比、动态范围、灵敏度等各个性能参数的几种基本方法,结合DALSA公司实现的TDI-CCD器件,说明从电路及制造工艺,用一些新方法能在几个参数中进行平衡,以实现器件最佳的性能.     

红外电荷耦合器件

电荷耦合的概念简单而又极其实用,是以电荷包在金属-氧化物-半导体(MOS)结构中的转移为基础的。将简单的电荷耦合器件(CCD)与各种模拟形式结合起来,可以发展成多样化的器件,在红外探测和成象方面,采用电荷耦合器件及其有关的器件,最初引入大面积的探测器阵列是显著改进灵敏度和分辨率的关键。此外,通过这种改进,可以降低电、热损耗,减小体积和重量等。本文评述红外敏感的电荷耦合器件(即IRCCD)的物理特性及工作原理。IRCCD可分为单片器件和混合器件两大类。单片器件的红外敏感衬底可以是窄带半导体,也可以是有适宜杂质电离能级的非本征半导体;混合器件则由选取的各种红外探测器耦合硅标准CCD而     

具有雪崩二极管输出结构的CCD

电荷耦合器件(CCD)基本性质的许多应用是探测最小电荷量。特殊电荷注入法和埋沟的采用、最佳时钟频率的选择、相关双取样的应用(DCS)等等能降低CCD寄存器中的噪声。这样,寄存器输出放大器中的噪声就成了决定因素,它主要是由与CCD同片的FET沟道热噪声引起的电动势决定的。使用这种晶体管的放大器可提供探测50—100个电子。通过使用分布浮置栅放大器(FGDA)能减少这种噪声的影响,这里由于使用n个平行级,能增加信/噪比n~(1/2)。使用FGDA可检测出非常小的电荷(10—20     

先进的红外焦平面阵列概念

电荷耦合器件(CCD)在先进的红外焦平面阵列概念中起着一种主要作用。用硅电荷耦合器件(CCD)来完成信号处理的作用,例如,可在焦平面作多路传输、时间延迟和积分(TDI)及滤波作用等,这就有可能使焦平面上有几千个探测器元件,并且还可以使用非本征硅(掺铟和镓)以及窄带隙半导体(如铟)制造CCD 和电荷注入器件(CID),用这些器件完成探测功能。     

采用电荷耦合器件的频谱分析

电荷耦合器件(CCDs)在模拟领域内能理想地满足实现n个抽样数据的横向滤波工作。整个计算能用电荷耦合横向滤波器来实现的两种算法(线性调频z变换和素数变换),对于实现频谱分析可视为相同的。本文介绍了这两种变换算法的电荷耦合器件实现及其性能数据和应用。     

内耦合型EBCCD的技术研究

电子轰击电荷耦合器件(EBCCD)是一种微弱光信号成像器件,由于采用了内耦合的背照电荷耦合器件(CCD)结构,大大提高了该器件的探测灵敏度以及信噪比,使其探测的弱光下限能更低.采用国产面照CCD,成功研制出了具有背照功能的CCD以及能耐电子轰击的EBCCD.简单介绍了这种器件的工作原理、结构特点以及关键研究内容,并列出了实验分析及结果.     

雷达信号处理技术

本文综述雷达信号处理技术的最近发展情况,特别强调新器件的使用方法,其中包括电荷耦合器件(CCD)、表面声波器件(SAW)和数字器件。     

基于电荷耦合器件的微弱信号检测电路

文章介绍一种用CCD321型电荷耦合器件实现的微弱信号检测电路.用该器件设计的电路可以实现时域信号的取样积累,改善信噪比,有效地提取淹没于强噪声中的微弱信号.     

界面态对CCD性能影响的定量分析

本文讨论和估价了几种界面态效应,对于表面沟道电荷耦合器件(CCD’s)性能的限制。在器件的全部工作时间采用了一种本底电荷,可以使界面态效应对转移效率的限制减至最小。为了精确地定量地预计转移失效率,在器件制作成之后,需要测量界面态的俘获截面和密度,我们对三相和二相器件的转移失效率作了实验测量,其测量结果与预计值相一致。结果表明俘获效应对于表面沟道电荷耦合器件的转移效率存在一种限制,例如,特别是对于转移电极长为10μm的器件在低于1MHZ运用时有一种限制,但对于高频性能并不存在直接的限制。此外,还讨论了界面态对于附加于电荷群的转移噪声的影响,虽然在某些器件中为了其它的目的,这种影响可能会减小信噪比,但是它被证明是相当小的。     

由测量转移损失确定表面沟道电荷耦合器件(SCCD)的转移噪声

本文描述了由测量转移损失来确定表面沟道电荷耦合器件(SCCD)中表面态引起转移噪声的简单方法。我们测量了二相交迭多晶硅电极长沟道SCCD器件中的转移噪声,测量温度为77～325K,频率为1KHz～1MHz。实验数据和理论计算值的一致性,证实了这个方法是正确的,理论计算值是以分别测得的表面态密度和俘获截面值而得到的。     

TDI模式硅电荷耦合器件

本文介绍一种时间延迟和积分(TDI)模式硅电荷耦合器件(SiCOD)。该器件与10元InSb线列互连获得成功。它的功能得到了证实。输出的视频信号表明,器件具有良好的均匀性。红外电荷耦合器件因其本身具有的种种特性,越来越广泛地在成像领域中得到应用。目前,一些初具规模的产品已在一些技术比较无进的国家出现。     

消除CCD不良背景的工艺研究

对电荷耦合器件(CCD)交流成像中存在的背景发白、亮条、亮点、拖影和固定图像噪声等不良背景进行了分析,并提出了调整栅介质生长方法、本征吸杂、低温退火等消除不良背景的具体工艺方法,获得了高质量的CCD器件.测试结果表明,其交流成像中的不良背景得到了有效控制.     

硅化铂肖特基势垒红外电荷耦合器件(PtSi—SBIRCCD)的暗电流密度分析

本文主要分析硅电荷耦合器件(Si-CCD)和PtSi-SBIR CCD的暗电流来源以及降低暗电流尖峰、改善器件性能的工艺措施.