预备知识——一能带理论 热平衡态下的载流子 在一定温度下,若没有其他的外界作用,半导体中的自 由电子和空穴是由热激发产生的。电子从不断热振动的晶体中 获得一定的能量,从价带跃迁到导带,形成自由电子,同时在 价带中出现自由空穴。在热激发同时,电子也从高能量的量子 态跃迁到低能量的量子状态,向晶格放出能量,这就是载流子 的复合。在一定温度下,激发和复合两种过程形成平衡,称为 热平衡状态,此时载流子浓度即为某一稳定值。 热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关: 是在能带中能态(或能级)的分布,二是这些能态中每一个能 态可能被电子占据的概率。 检测与测试技术基础—视觉检测专题
预备知识——能带理论 热平衡态下的载流子 在一定温度下，若没有其他的外界作用，半导体中的自 由电子和空穴是由热激发产生的。电子从不断热振动的晶体中 获得一定的能量，从价带跃迁到导带，形成自由电子，同时在 价带中出现自由空穴。在热激发同时，电子也从高能量的量子 态跃迁到低能量的量子状态，向晶格放出能量，这就是载流子 的复合。在一定温度下，激发和复合两种过程形成平衡，称为 热平衡状态，此时载流子浓度即为某一稳定值。 热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一 是在能带中能态（或能级）的分布，二是这些能态中每一个能 态可能被电子占据的概率。 检测与测试技术基础——视觉检测专题
预备知识——一能带理论 非平衡态下的载流子 半导体在外界条件有变化(如受光照、外电场作用、温 度变化)时,载流子浓度要随之发生变化,此时系统的状态称 为非热平衡态。载流子浓度对于热平衡状态时浓度的增量称为 非平衡载流子 电注入:通过半导体界面把载流子注入半导体,使热平 衡受到破坏 光注入:光注入下产生非平衡载流子表现为价带中的电 子吸收了光子能量从价带跃迁到导带,同时在价带中留下等量 的空穴。 检测与测试技术基础—视觉检测专题
预备知识——能带理论 非平衡态下的载流子 半导体在外界条件有变化（如受光照、外电场作用、温 度变化）时，载流子浓度要随之发生变化，此时系统的状态称 为非热平衡态。载流子浓度对于热平衡状态时浓度的增量称为 非平衡载流子。 电注入：通过半导体界面把载流子注入半导体，使热平 衡受到破坏。 光注入：光注入下产生非平衡载流子表现为价带中的电 子吸收了光子能量从价带跃迁到导带，同时在价带中留下等量 的空穴 。 检测与测试技术基础——视觉检测专题
预备知识——能带理论 输入电路是连接光电器件和电信号放大器的中间环节,它的基 本作用是为光电器件提供正常的电路工作条件,进行电参量的 变换(例如将电流和电阻转换为电压),同时完成和前置放大 器的电路匹配。输入电路的设计应根据电信号的性质、大小, 光学的和器件的噪声电平等初始条件以及输出电平和通频带等 技术要求来确定电路的连接形式和工作参数,保证光电器件和 后级电路最佳的工作状态,并最终使整个检测电路满足下列技 术要求:灵敏的光电转换能力、快速的动态响应能力、最佳 的信号检测能力、长期工作的稳定性和可靠性。 检测与测试技术基础—视觉检测专题
预备知识——能带理论 输入电路是连接光电器件和电信号放大器的中间环节，它的基 本作用是为光电器件提供正常的电路工作条件，进行电参量的 变换（例如将电流和电阻转换为电压），同时完成和前置放大 器的电路匹配。输入电路的设计应根据电信号的性质、大小， 光学的和器件的噪声电平等初始条件以及输出电平和通频带等 技术要求来确定电路的连接形式和工作参数，保证光电器件和 后级电路最佳的工作状态，并最终使整个检测电路满足下列技 术要求：灵敏的光电转换能力 、快速的动态响应能力 、最佳 的信号检测能力 、长期工作的稳定性和可靠性 。 检测与测试技术基础——视觉检测专题
MOS电容的结构 CCD是由按照一定规律排列的MS(金属一绝缘体一半导体) 电容阵列组成的。对于Si-CCD,绝缘体就是硅的氧化物,因 而常称为M○s结构。其中金属为MOS结构的上电极,称为“ 栅极”;半导体作为底电极,俗称“衬底”。两电极之间夹层 绝缘体构成电容,所以常称MOS电容。这种电容器具有一般 电容器所没有的一些特性,CCD的工作原理即基于这些特性 1、热平衡态特性 2、非平衡态特性 检测与测试技术基础—视觉检测专题
MOS电容的结构 CCD是由按照一定规律排列的MIS（金属－绝缘体－半导体） 电容阵列组成的。对于Si-CCD，绝缘体就是硅的氧化物，因 而常称为MOS结构。其中金属为MOS结构的上电极，称为“ 栅极”；半导体作为底电极，俗称“衬底”。两电极之间夹层 绝缘体构成电容，所以常称MOS电容。这种电容器具有一般 电容器所没有的一些特性，CCD的工作原理即基于这些特性 ： 1、热平衡态特性 2、非平衡态特性 检测与测试技术基础——视觉检测专题
MoS电容结构图 金属氧化层So2 面卖( 金属q氧化层SiO2 P-Si N- 生爆中(a)央中 检测与测试技术基础—视觉检测专题
MOS电容结构图 检测与测试技术基础——视觉检测专题