減少電荷數因傳送過程而耗損已是目前CCD廠商的努力目標。除此之外,傳導閘(gate)與量子效率提昇的設計、微光感測、散熱、彩色訊號取樣...等問題也是這些CCD廠商欲克服的難題。 現代的傳導閘都使用多矽(polysilicon)製造,如圖4所示。一般的多矽對電磁波的透明(transparent)程度或被穿透程度在400nm到1100nm之間,但是,其量子效率僅有0.35左右。如果在MOS上端塗以特殊的磷化物,則電磁波可穿透的頻譜範圍將可達到超紫外線(UV)0.4μm~0.03μm。另一種改進方法,是所謂的覆晶(flip chip;FC)技術,讓光由晶片底層照射進來,或者說將傳導閘朝下,P底層朝上(如圖5所示)。這還須使P層超薄化,也就是薄膜(thin film)製程製造的MOS晶片,才能達到高量子效率(可高達0.9),電磁波可穿透的頻譜最低可達200 nm。 不過,目前的薄膜技術昂貴,而且會造成光電應用的複雜度和不良率的提高。市面上典型的2D CCD陣列之像素數量是1024×1024,像素大小在7μm和50μm之間。影像訊號輸出頻率可以依需要和陣列大小而不同 ,例如:攝錄機(camcorder)使用的CCD陣列之影像輸出頻率是30幀/秒,雖然未達電視機的標準,但畫面品質已可接受。CCD的微光感測能力是依「黑電子」數量多寡而定 ,「黑電子」是指尚未受光照射前,聚集在閘下的電子數量,這種電子數量越多則微光感測能力會降低。配備良好的冷卻系統後,微光感測能力可以加強。不過,若在CCD前加上影像強化器(image intensifier),則感測能力可以提高更多。一般而言,CCD感測能力可達40光子/像素。
CCD除以矽為材料外,最近也使用GaAs/ GaAlAs、InSb和HgCdTe...等。InSb和HgCdTe必須低溫轉換設備(cryosar)。另一種趨勢是使用微輻射熱測定器(microbolometer),並結合光蝕和其他選擇性蝕刻技術可以製造出0.5μm厚和50μm×50μm的深微米矽面板,由於這種CCD感測器(sensor)對熱輻射敏感,所以,必須採用特殊的熱幅射測定器和冷卻系統才能確保功能正常。 表1是Thoomson-CSF製的訊框傳送CCD陣列規格表。
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