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目录 1

第一章 固体摄象器件的物理基础（一）——光敏元的光电特性 1

§1.1　半导体的光吸收 1

1.1.1　本征吸收 2

1.1.2　杂质吸收 4

§1.2　半导体光敏元的性能参数 6

1.2.1　响应度和量子效率 6

1.2.3　噪声 7

1.2.2　响应时间 7

1.2.4　光谱特性 8

§1.3　光电导效应及光电导体 9

1.3.1　本征光电导 10

1.3.2　杂质光电导 16

§1.4　光电二极管 19

1.4.1　p-n结的光生伏特效应 20

1.4.2　p-n结光照稳态情况 21

1.4.3　光谱特性及响应时间 24

1.5.1　肖特基势垒高度 29

§1.5　光电肖特基势垒结 29

1.5.2 肖特基势垒中载流子的输运 30

1.5.3 肖特基势垒响应率 33

§1.6　MOS电容器光敏元 34

参考文献 36

第二章 固体摄象器件的物理基础（二）——自扫描系统特性 37

§2.1　MOS物理性质 37

2.1.1　稳态情况 37

2.1.2　瞬态情况 47

2.1.3 界面陷阱电荷（界面态） 51

2.1.4　深耗尽下自由载流子的复合和产生 54

2.1.5　存贮时间 56

§2.2　耗尽层耦合 59

§2.3　电荷转移 60

2.3.1 电荷转移原理 60

2.3.2　转移效率η和转移损失率ε 62

2.3.3　界面态对转移损失率的影响 69

2.3.4　胖零工作模式 72

2.3.5　转移损失率的测量方法 73

2.3.6　器件的频率特性 74

§2.4　埋沟电荷耦合器件 75

2.4.1　耗尽型MOS电容器 75

2.4.2　埋沟CCD的结构、工作原理及特性 78

2.4.3　影响埋沟CCD转移效率的因素 81

2.4.4　高速大容量的埋沟器件 83

参考文献 85

2.4.5　埋沟CCD与表面沟道CCD的比较 85

第三章　电荷耦合器件的结构 86

§3.1　转移电极结构 86

3.1.1　三相CCD 86

3.1.2　二相CCD 89

3.1.3　四相CCD 91

3.1.4　虚相CCD 91

§3.2　转移沟道的横向界限 93

3.3.2　二极管截止法 94

3.3.1　动态电流注入法 94

§3.3　信号输入结构 94

3.3.3 电势平衡法 95

§3.4　信号输出结构 96

3.4.1 电流输出 96

3.4.2　浮置扩散放大器输出（FDA） 97

3.4.3 浮置栅放大器输出（FGA） 99

3.4.4 分布浮置栅放大器输出（DFGA） 101

参考文献 101

§4.1　硅的热氧化技术 102

第四章　电荷耦合器件的制造工艺 102

§4.2　掺杂技术 104

4.2.1　热扩散掺杂技术 105

4.2.2 离子注入掺杂技术 105

§4.3　多晶硅、氮化硅生长技术 108

§4.4 光刻技术 109

§4.5　布线工艺 110

4.5.1　铝栅工艺 110

4.5.2　硅栅工艺 111

4.5.3 几种多晶硅电极工艺的比较 112

§4.6　器件制造工艺流程示例 114

参考文献 115

第五章　固体摄象器件 116

§5.1　电荷耦合摄象器件 116

5.1.1 线型摄象器件 116

5.1.2 面型摄象器件 124

§5.2　X-Y寻址方式固体摄象器件 134

5.2.1 电荷注入器件（CID） 134

5.2.2　MOS型摄象器件 140

§5.3　电荷引动型摄象器件（CPD） 144

5.3.1　结构与工作原理 145

5.3.2　器件特性 146

§5.4　叠层型固体摄象器件（PLOSS结构） 147

5.4.1 ZnSe-ZnCdTe膜叠型器件 148

5.4.2 a-Si:H膜叠型器件 149

§5.5　外围电路的集成化 151

参考文献 152

§6.1　灵敏度 153

第六章　固体摄象器件的性能参数 153

6.1.1　光谱灵敏度 154

6.1.2　响应的均匀性和线性 156

6.1.3 饱和输出信号和饱和曝光量 158

§6.2　噪声 158

6.2.1　散粒噪声 158

6.2.2　转移噪声 160

6.2.3　热噪声（KTC噪声） 163

§6.3　信噪比与动态范围 166

§6.4　分辨率 168

6.4.1 几何形状所形成的MTF1 169

6.4.2　转移损失引起的MTFT 170

6.4.3　扩散引起的MTFD 172

§6.5　暗电流 173

§6.6　固体摄象器件中的假信号 173

6.6.1 图象光晕效应 174

6.6.2　拖影 178

6.6.4　缺陷 179

6.6.3　纹波效应 179

§6.7　固体摄象器件的微光性能 180

6.7.1　微光性能分析 181

6.7.2 固体微光摄象器件的种类 182

6.7.3　延时-积分（TDI）工作模式 185

参考文献 187

§7.1　概述 189

§7.2　三片式彩色固体摄象机 189

第七章　彩色固体摄象器件与彩色摄象机 189

§7.3　二片式彩色固体摄象机 192

§7.4　单片式彩色固体摄象机 194

7.4.1 滤色器结构与制作工艺 194

7.4.2　单片CCD彩色摄象机 197

7.4.3　单片MOS型彩色摄象机 199

7.4.4　单片CPD彩色摄象机 200

参考文献 201

第八章　固体红外摄象器件 202

§8.1　概述 202

§8.2　红外摄象原理 203

8.3.1　红外探测器的种类 206

§8.3　红外探测器种类和读出结构 206

8.3.2　MIS探测器的读出 207

8.3.3　直接注入读出 207

8.3.4 交流耦合读出 209

8.3.5　具有电荷衰减、背景减除和抗光晕控制的读出结构 210

8.4.1　响应度 211

8.4.2　等效噪声功率 211

§8.4　探测器的性能参数 211

8.4.3　探测率 212

8.4.4　响应波段、峰值波长与截止波长 212

8.4.5　频率响应 213

§8.5　本征焦平面阵列 213

§8.6　非本征焦平面阵列 217

§8.7　肖特基势垒阵列 220

§8.8　混合FPAs 223

§8.9　红外焦平面阵列的发展趋势 225

参考文献 226