| 風(fēng)雨中獨(dú)行 |
2021-01-10 10:12 |
傳統(tǒng)光譜儀器設(shè)計(jì)中為什么選擇CCD作為探測(cè)器？
在現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)中，大量的光電轉(zhuǎn)換器件被應(yīng)用在各個(gè)探測(cè)領(lǐng)域中，取代了原來的感光材料。目前主要的光電轉(zhuǎn)換器件有SSPDA(自掃描光電二極管陣列)，CCD(光電耦合器件)，CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等。 V)mRG`L
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PDA在紫外波段有著很好的響應(yīng)，早期的PDA的暗電流較大，信噪比低，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，高信噪比的PDA不斷出現(xiàn)，再加上其本身在紫外波段的高靈敏度，其已經(jīng)成為比較理想的紫外信號(hào)探測(cè)器。商用的PDA其成本也比較高，目前廣泛應(yīng)用于紫外可見信號(hào)測(cè)量，以及顏色測(cè)量等領(lǐng)域。 fLa 7d?4
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CMOS的感光元件也是光電二極管作為光敏元。目前大多數(shù)CMOS是有源型的APS，每個(gè)像元都有一個(gè)放大器可以直接讀取光電信號(hào)。而且大多數(shù)CMOS都集成了AD轉(zhuǎn)換，信號(hào)放大的功能模塊，另外大多數(shù)大規(guī)模集成電路產(chǎn)線可以直接用于CMOS的生產(chǎn)和制造，所以CMOS的成本相對(duì)較低。但是CMOS存在著靈敏度低，暗電流和噪聲等問題。在現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)中，大量的光電轉(zhuǎn)換器件被應(yīng)用在各個(gè)探測(cè)領(lǐng)域中，取代了原來的感光材料。目前主要的光電轉(zhuǎn)換器件有SSPDA(自掃描光電二極管陣列)，CCD(光電耦合器件)，CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等。 n-be8p)-
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PDA在紫外波段有著很好的響應(yīng)，早期的PDA的暗電流較大，信噪比低，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，高信噪比的PDA不斷出現(xiàn)，再加上其本身在紫外波段的高靈敏度，其已經(jīng)成為比較理想的紫外信號(hào)探測(cè)器。商用的PDA其成本也比較高，目前廣泛應(yīng)用于紫外可見信號(hào)測(cè)量，以及顏色測(cè)量等領(lǐng)域。 8`EzvEm
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CMOS的感光元件也是光電二極管作為光敏元。目前大多數(shù)CMOS是有源型的APS，每個(gè)像元都有一個(gè)放大器可以直接讀取光電信號(hào)。而且大多數(shù)CMOS都集成了AD轉(zhuǎn)換，信號(hào)放大的功能模塊，另外大多數(shù)大規(guī)模集成電路產(chǎn)線可以直接用于CMOS的生產(chǎn)和制造，所以CMOS的成本相對(duì)較低。但是CMOS存在著靈敏度低，暗電流和噪聲等問題。 qt=gz6!
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CCD的工作原理是電荷的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移，當(dāng)電極上通正向電壓時(shí)，電極半導(dǎo)體中的多數(shù)多數(shù)載流子空穴被移出，形成耗盡區(qū)，該區(qū)域存在電勢(shì)梯度可以收集電荷，CCD的電荷輸出是按照探測(cè)器的列輸出，當(dāng)要求的讀寫頻率較高而且探測(cè)器的像元很多的情況下，有可能導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移效率大大降低從而影響測(cè)量精度和準(zhǔn)確度。所以如果使用CCD作為探測(cè)器件的時(shí)候需要額外的注意時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)。 $z"3_4a
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相比PDA，CCD和CMOS應(yīng)用要廣泛很多，由于這兩種器件的高度集成化，可以將大量的像元集中在一個(gè)很小的器件上，而且由于工藝成熟各種CCD，CMOS的成本也相對(duì)較低。CCD和CMOS由于其可測(cè)量的光譜范圍大、精度高、速度快等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了很大規(guī)模的應(yīng)用。CMOS功耗小、外圍電路簡(jiǎn)單、使用方便使得其在家用攝影器材方面取得了很大成功。二者相比，CCD有較高的信噪比，使得CCD成為了科研和工業(yè)領(lǐng)域高品質(zhì)探測(cè)器的首選。根據(jù)我們的需要，我們決定采用線陣CCD作為我們的探測(cè)器，因?yàn)樵诠庾V儀中，需要線性度好，靈敏度高的探測(cè)器，而對(duì)于功耗和集成AD沒有要求，所以CCD是我們理想的探測(cè)器。 y
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CCD特點(diǎn)總結(jié)如下：
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