CCD的应用主要有两大类：一类是在电子计算机或其他数字系统中用作信息储存和信息处理，如用作延时器等，另一类才是用于摄像器件。这种装置与真空摄像管的主要区别在于它把光电转换、信号储存及读取三个部分都集中在一个支撑片上，成为一个全固体摄像器件。

与真空摄像器件相比，CCD成像器件具有体积小、结构简单、功耗小、成本低、等优点，正得深入发展和广泛应用，如彩色、微光、红外摄像器件，现正在军事探测、气象观测、天文观察、火灾警报、闭路监控等领域发挥着巨大的作用。源:自/751-·论,文'网·www.751com.cn/

2.1 MOS结构特征

从结构上讲，CCD是由众多排列的非常紧密的 MOS 电容器组成。MOS电容即是指金属（metal）-氧化物（oxidation）-半导体（semiconductor）组成的电容器，常被称为MOS电容或者MOS结构。

制作方法是在P型硅半导体作衬底（CCD 一般是以 P型硅为衬底）的表面氧化生成一层厚度约为100nm～150nm的SiO₂,再在SiO₂的表面上蒸镀一层金属（比如铝），在衬底和金属的电极间再加上偏置电压（栅极电压），这样就构成了一个MOS电容，如图1所示。

 MOS电容结构

由于MOS结构实际是一个电容器，故在金属与半导体间加上电压后，在金属与半导体向对的两个面上就要充放电。两者所带的电荷符号相反且电荷数相等，但是电荷分布却不同。由于半导体中自由载流子密度较低，故不像一般电容器一样电荷分布在一个原子层的厚度范围内，而是分布在一定厚度的表面层内，此带电表面层称为空间电荷区。

2.2 CCD的工作原理

2.2.1 光电转换

当光线照射到MOS电容上时，光子穿过透明电极和氧化层，进入到P型硅衬底中。

这时有两种情况：若入射光子的能量小于半导体禁带宽度，则不产生电子-空穴对；若入射光子的能量大于半导体禁带宽度，则位于衬底价带中的电子在吸收光子的能量后发生跃迁，形成电子-空穴对，在电场的作用下分别向两极移动，产生光生电荷。

由此可知，为使器件适用于不同的场合（即不同的光谱特性），可以通过改变衬底材料来实现。

2.2.2 电荷存储文献综述

在P 型硅衬底中，空穴是多数载流子。在栅极电压非正偏电压前，衬底中空穴的分布是均匀的，如图2（a）。

当栅极上施加正偏压时（此时正偏压小于半导体阈值电压），空穴就被排斥，表面处的空穴浓度将比体内的空穴浓度低，表面层的负电荷基本上与电离受主杂质浓度相等。这种状态称为耗尽，此表面层称为耗尽区，也就是空间电荷区，如图2（b）。

当正偏压进一步增大（此时正偏压大于半导体阈值电压），表面处电子的浓度将超过空穴的浓度，则会形成与原来半导体衬底导电类型相反的一层，称为反型区