行业组件数据 · 2026

电荷转移结构

繁體:電荷轉移結構

电荷转移结构是CCD探测器阵列中的集成半导体组件,通过时钟电极栅极产生的势阱,控制光生电荷包在势阱间的定向移动。

技术定义与适配语境
典型 电荷转移结构 会按材料、尺寸公差、适配关系和失效风险在 计算机、电子和光学产品制造 中评估。

电荷转移结构是CCD(电荷耦合器件)探测器阵列中的集成半导体组件,它通过一系列由时钟电极栅极产生的势阱,实现光生电荷包的可控移动。该结构由沉积在硅衬底上绝缘氧化层之上的多晶硅电极组成,电极以重叠图案排列以形成转移沟道。工作时,施加在电极上的精确时序电压序列产生移动的势能最小值,将电子从像素逐个传输至输出放大器,从而实现图像信息的顺序读出,且电荷损失或失真极小。 电荷转移结构基于电荷耦合器件技术原理工作,光生电子暂时存储在电极下方的势阱中。通过向相邻电极施加精确顺序的相移电压脉冲,势阱被调制以产生方向梯度,推动电荷包沿半导体表面移动。这种斗链式转移机制以高效率(通常每次转移>99.99%)在阵列中移动电子,同时通过精确控制电极几何形状、掺杂分布和时钟波形,保持空间和电荷完整性。

组件规格

定义
电荷转移结构是CCD(电荷耦合器件)探测器阵列中的集成半导体组件,它通过一系列由时钟电极栅极产生的势阱,实现光生电荷包的可控移动。该结构由沉积在硅衬底上绝缘氧化层之上的多晶硅电极组成,电极以重叠图案排列以形成转移沟道。工作时,施加在电极上的精确时序电压序列产生移动的势能最小值,将电子从像素逐个传输至输出放大器,从而实现图像信息的顺序读出,且电荷损失或失真极小。

电荷转移结构基于电荷耦合器件技术原理工作,光生电子暂时存储在电极下方的势阱中。通过向相邻电极施加精确顺序的相移电压脉冲,势阱被调制以产生方向梯度,推动电荷包沿半导体表面移动。这种斗链式转移机制以高效率(通常每次转移>99.99%)在阵列中移动电子,同时通过精确控制电极几何形状、掺杂分布和时钟波形,保持空间和电荷完整性。
工作原理
The Charge Transfer Structure operates on the principle of charge-coupled device technology, where photogenerated electrons are temporarily stored in potential wells beneath electrodes. By applying phased voltage pulses to adjacent electrodes in a precise sequence, the potential wells are modulated to create a directional gradient that pushes charge packets along the semiconductor surface. This bucket-brigade transfer mechanism moves electrons through the array with high efficiency (typically >99.99% per transfer) while maintaining spatial and charge integrity through careful control of electrode geometry, doping profiles, and clocking waveforms.
材料
主要材料包括:P型硅衬底(电阻率10-100 Ω·cm)、热生长二氧化硅栅极绝缘层(厚度100-150 nm)、掺杂多晶硅电极(磷或砷掺杂厚度300-500 nm)、氮化硅钝化层、铝或铜互连。先进版本可能采用埋沟设计并增加n型外延层。
Dark Current
<1 nA/cm² at 25°C
Charge Capacity
100,000-1,000,000 electrons per pixel
Clock Frequency
1-50 MHz
Electrode Pitch
5-20 μm
Number of Phases
2, 3, or 4 phase designs
Operating Voltage
5-15 V clock pulses
Transfer Efficiency
>99.99% per transfer
Operating Temperature
-50°C to +80°C
标准
ISO 12232ISO 15739DIN 19040DIN 58141

行业分类与别名

电荷转移结构 的常用贸易名称、技术标识和检索关键词。

上级产品

该组件会出现在以下整机或工业产品中。

FMEA · 风险与缓解

诱因 → 失效模式 → 工程缓解

Interface state trapping at Si-SiO₂ boundary->Progressive charge transfer inefficiency leading to image smearing->Optimized thermal oxidation processes, hydrogen annealing, and buried channel designs
Electromigration in polysilicon electrodes under high current density->Increased electrode resistance and eventual open circuit->Current density limits in design, barrier layers, and redundant electrode structures
Clock feedthrough from rapid voltage transitions->-->Balanced clock drivers, shielded routing, and correlated double sampling circuits

工业生态与工程逻辑

0
Charge transfer inefficiency accumulation
1
Clock feedthrough interference
2
Electromigration in electrodes
3
Radiation-induced damage
4
Thermal stress cracking

合规与检测

tolerance
Electrode alignment ±0.25 μm, oxide thickness ±5%, doping concentration ±10%
test method
Electro-optical testing with calibrated light sources, charge transfer efficiency measurement using fat-zero technique, dark current characterization, modulation transfer function analysis

制造该组件的工厂

来自 CNFX 组件能力表的相关制造商资料。

制造商列表用于前期研究和供应商能力理解,不代表认证、排名或交易担保。

采购评估维度

不是客户评论,也不是实时热度。以下维度用于前期 RFQ 准备和供应商评估。

技术文档
4/5
制造能力
4/5
可检验性
5/5
供应商透明度
3/5

这些分值是采购评估维度示例,不代表真实客户评分、具体国家买家反馈或实时询盘。

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常见问题

What is the main function of the Charge Transfer Structure in CCD arrays?

The primary function is to transport photogenerated electrons from individual pixels to the output amplifier with minimal loss or distortion, enabling the sequential readout of image information while maintaining spatial and charge integrity.

How does the Charge Transfer Structure achieve high transfer efficiency?

High transfer efficiency (>99.99%) is achieved through optimized electrode geometry, precise doping profiles, carefully controlled oxide thickness, and sophisticated clocking waveforms that minimize charge trapping at interfaces and ensure complete charge packet movement between potential wells.

What are the common failure modes of Charge Transfer Structures?

Common failures include charge transfer inefficiency due to interface states, dark current increase from contamination, electrode breakdown from voltage spikes, and clock feedthrough interference. These are mitigated through cleanroom manufacturing, proper passivation, and robust drive circuitry design.

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数据基础

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初步技术归类
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URN:CNFX:ME:UNIT:CHARGE_TRANSFER_STRUCTURE