CCD的中信號電荷可以通過光注入和電注入兩種方式得到。光注入就是當光照射CCD硅片時，在柵極附近的半導體體內產生電子空穴對，其多數載流子被柵極電壓墳排開，少數載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。而所謂電注入，就是CCD通過輸入結構對信號電壓或電流進行采樣，將信號電壓或電流轉換為信號電荷，在此僅討論的光注入法。
CCD利用光電轉換功能將投射到CCD上面的光學圖像轉換為電信號圖像，即電荷量與當地照度大致成正比且大小不等的電荷包空間分布，然后利用移位寄存功能將這些電荷包自掃描到同一個輸出端，形成幅度不等的實時脈沖序列。其中光電轉換功能的物理基礎是半導體的光吸收。當電磁輻射投射到半導體上面時，電磁輻射一部分被反射，另一部分透射，其余部分被半導體吸收。所謂半導體光吸收，就是電子吸收光子并從一個能態躍遷到另一個較高能級的過程。這里將要涉及的是價帶電子越過禁帶到導帶的躍遷，和導域雜質或缺陷周圍的束縛電子到導帶的躍遷，它們分別稱為本征吸收和非本征吸收。CCD利用處于表面深耗盡狀態的一系列MOS電容器收集光產生的少數載流子。這些收集勢阱是相互隔離的。由此可見，光轉換成電的過程實際上還包括對空間連續的光強分布進行空間上分離的采樣過程。
另外，襯底每吸收一個光子，反型區中就多一個電子，這種光子數目與存儲電荷的定量關系是CCD檢測器用于對光信號作定量分析的依據。
轉移到CCD輸出端的信號電荷在輸出電路上實現電荷/電壓的線性變換，稱之為電荷檢測。從應用角度對電荷檢測提出的要求是檢測的線性、檢測的增益和檢測引起的噪聲。鐘對不同的使用要求，有幾種常用的檢測電路，如柵電容電荷積分器、差動電路積分器以及帶浮置柵和分置柵放大器的輸出電路，這里就不一一講究了。 |
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