电荷包耦合（转移）- 信号的读出
2020-03-02 16:26:58
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当两个CCD单元靠得很紧（间隔~μm）时，如果同时在相邻两个栅极加上正偏压，这两个栅极下的势阱就会合二为一，如下图。
当左边单元偏置变为0，在电场的作用下，合二为一的势阱变成一个，总效果是电荷包移动到了右边的单元，如下图。
三相设计：每个像素有3个栅极，每行像素相应位置的栅极连接在一起，如下图所示。曝光时，只有一个栅极加偏置电压。曝光结束后，采用时序电路驱动，就可以同时将相机一行像素电荷包同时下移一行。最下面的一行像素的电荷包移入水平移位寄存器。水平移位寄存器水平移动，逐个将像素的电荷包移出、放大、数字化，送计算机处理。水平移位寄存器也是CCD耦合器件，只是中间的寄存器有两个移入口，且还有其它一些功能。
下面是三相耦合结构的时序和移动结果
电极电压 | 状态 | |||
Step | Φ1 | Φ2 | Φ3 | |
1 | V | 0 | 0 | 曝光期间，P1电极加偏置电压，在栅极下形成势阱，收集光电子，形成电荷包 |
2 | V | V | 0 | 曝光结束后，P2加偏置电压，P1和P2下的势阱合二为一，电荷包被共享 |
3 | 0 | V | 0 | 去掉P1上的偏置电压，电荷包移动到P2电极下。 |
4 | 0 | V | V | P2、P3势阱合二为一 |
5 | 0 | 0 | V | 电荷包移动到P3电极下 |
6 | V | 0 | V | 前一个像素P3势阱与本像素P1势阱合二为一，电荷包共享；本像素电荷包在P3栅极下，与下一个像素P1势阱共享 |
7 | V | 0 | 0 | 撤销P3的偏置电压，上一行像素电荷包移动到本像素，本像素电荷包就移动到了下一行像素。 |
继续以上步骤，直至将所有行的电荷包移入水平移位寄存器，再水平移动至放大器，直至读出所有像素电荷包。 | ||||
维基百科的一幅动画很形象地说明了电荷包的转移过程，点击图片查看
耦合转移结构当然还有其它设计，比如两相、四相设计。
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