电荷耦合器件
一种高性能光电图像传感器件
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电荷耦合器件（Charge-Coupled Device，CCD），又称CCD图像传感器[1]，是一种大规模集成电路光电器件，是在MOS集成电路技术基础上发展起来的新型半导体传感器[13]。CCD图像传感器集成度高、功耗小[14]，而且具有量子效率高、电荷传递性优异、噪声低等优点[15]，已在天文观测[3]、工业生产[4][5]、机器人视觉和数码相机等领域广泛应用[5][6][7]。
1969年10月，美国贝尔实验室的科学家维纳德·波利（W. S. Boyle）和乔治·史密斯（G. E. Smith）发明了CCD技术[16]，此后，世界各国大力投入进行研究，CCD图像传感器得到了迅猛发展[17][18]。20世纪70年代初，多家公司陆续开展研究[19]，该阶段驱动CCD图像传感器发展的主要是天文观测及航天技术[16]。20世纪80年代开始，CCD图像传感器逐渐取代了摄像机中的电子管[19]，CCD图像传感器逐渐成为主流的成像技术[20]。到20世纪80年代后期，CCD图像传感器应用于相机中开始了迅猛的发展[21]，同时以高清电视节目的出现为契机，推动了CCD图像传感器的高分辨率化[18][20]。进入20世纪90年代后，CCD被大量用于分辨成像，广泛应用在专业电子照相、空间探测、X射线成像及其他科研领域[8]，20世纪90年代末，CMOS图像传感技术趋于成熟，逐渐占领了部分图像传感器市场[22]。
进入21世纪后，世界各国仍在CCD工艺技术和应用开发方面投入了大量的人力物力，开展了众多的研究[21][19]。但在不久之后，应用CMOS图像传感器的相机异军突起，很快便取代了CCD相机在数码相机中的主导地位[23]。2008年开始，各大厂商都开始逐渐把背照式CMOS使用在不同的数码相机产品上，从此，CMOS图像传感器迅速发展，CCD在数码相机上的应用逐渐被CMOS取代[8]。截至2019年，CMOS图像传感器已取得了迅猛的增长，在民用消费电子市场中也迅速取代了CCD，市场份额已超过99%[24]。尽管如此，CCD图像传感器因其独特的优点，使其可以捕捉到微弱的信号，能够提供十分优质的低干扰图像，仍然在天文观测、信号检测、广播电视、工业监控和测量等领域得到广泛应用[15][25][26]。