Yük Bağlaşımlı Aygıt (CCD) Nedir?
Yük-bağlı cihaz (CCD), bir dizi bağlantılı veya birleştirilmiş kapasitör içeren entegre bir devredir. Harici bir devrenin kontrolü altında, her kondansatör elektrik yükünü komşu bir kondansatöre aktarabilir. CCD sensörleri, dijital görüntülemede kullanılan önemli bir teknolojidir.
Bir CCD görüntü sensöründe pikseller, p katkılı metal-oksit-yarı iletken (MOS) kapasitörler ile temsil edilir. Bir CCD‘nin temel yapı taşları olan bu MOS kapasitörleri, görüntü edinimi başladığında, gelen fotonların yarı iletken-oksit arayüzünde elektron yüklerine dönüştürülmesine izin vererek, tersine çevirme eşiğinin üzerinde önyargılıdır; CCD daha sonra bu ücretleri okumak için kullanılır. CCD‘ler ışık algılamaya izin veren tek teknoloji olmasa da, CCD görüntü sensörleri, yüksek kaliteli görüntü verilerinin gerekli olduğu profesyonel, tıbbi ve bilimsel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tüketici ve profesyonel dijital kameralar gibi daha az titiz kalite talepleri olan uygulamalarda, genellikle CMOS sensörleri (tamamlayıcı MOS sensörleri) olarak da bilinen aktif piksel sensörleri kullanılır. Bununla birlikte, CCD‘lerin erken dönemde sahip olduğu büyük kalite avantajı zamanla daralmıştır ve 2010’ların sonlarından bu yana CMOS sensörleri, CCD görüntü sensörlerinin yerini büyük ölçüde veya tamamen değiştirmiş olan baskın teknolojidir.
Operasyonun Temelleri
Görüntü yakalamak için bir CCD‘de, fotoaktif bir bölge (epitaksiyel bir silikon tabakası) ve bir kaydırma yazmacından yapılmış bir iletim bölgesi (gerçek anlamda CCD) vardır.
Bir mercek aracılığıyla kapasitör dizisine (fotoaktif bölge) bir görüntü yansıtılır ve her bir kondansatörün o konumdaki ışık yoğunluğuyla orantılı bir elektrik yükü biriktirmesine neden olur. Çizgi tarama kameralarında kullanılan tek boyutlu dizi, görüntünün tek bir dilimini yakalarken, video ve hareketsiz kameralarda kullanılan iki boyutlu dizi, odak düzlemine yansıtılan sahneye karşılık gelen iki boyutlu bir resim yakalar. sensörün. Dizi görüntüye maruz kaldığında, bir kontrol devresi her kapasitörün içeriğini komşusuna (bir kaydırma yazmacı olarak çalışarak) aktarmasına neden olur. Dizideki son kapasitör, yükünü, yükü bir voltaja dönüştüren bir yük yükselticisine boşaltır. Bu işlemi tekrarlayarak, kontrol devresi yarı iletkendeki dizinin tüm içeriğini bir dizi gerilime dönüştürür. Dijital bir cihazda, bu voltajlar daha sonra örneklenir, sayısallaştırılır ve genellikle bellekte saklanır; bir analog cihazda (bir analog video kamera gibi), sürekli bir analog sinyale işlenirler (örneğin, şarj amplifikatörünün çıkışını bir alçak geçiren filtreye besleyerek), bu daha sonra işlenir ve diğer devrelere beslenir. iletim, kayıt veya diğer işlemler.