Historien om CCD Chip

En CCD er en rekke mikroskopiske, lysfølsomme halvledere etset inn i en integrert krets chip. Det fungerer ved å flytte pakker av elektrisk ladning fra et element til det neste i rekken. Teknologien er av fundamental betydning for digital fotografering og elektronisk signalbehandling. Som med andre teknologier, CCD kom gjennom en rekke vitenskapelige oppdagelser og tekniske utvikling.

fotoelektrisk effekt

På 1800-tallet, Alexandre Edmond Becquerel, Heinrich Hertz og andre observert at lys, spesielt ultrafiolett lys, produsert elektrisk strøm i metaller og metallaktige ledende materialer. I 1905 publiserte Albert Einstein en teori av fotoelektrisk effekt, matematisk å koble energi i lys til bevegelser av elektronene i metaller. Ved tidspunktet for oppfinnelsen av CCDs hadde forskere etablert fotoelektrisk effekt som en ekte, kvantifiserbare fenomen.

Halvledere og ICs

Halvledere er elementer som silisium og germanium. På den periodiske tabellen, ligger de delvis inn mellom metaller som er gode elektriske ledere, og ikke-metaller som er gode elektriske isolatorer. Når det blandes med spormengder av urenheter, silisium og germanium fore positive eller negative elektriske ladninger. Forskning på egenskapene til disse materialene førte til utviklingen av transistoren i 1948. På slutten av 1950-tallet, ytterligere forbedringer i materialet behandling av silisium produserte den første integrerte kretser, som kombinerer mange transistorer, motstander og kondensatorer i det samme silisiumbrikke.

CCD

I 1970 Bell Labs forskere Willard Boyle og George Smith utviklet den første CCD. Det er en integrert rekke av halvleder-kondensatorer, passerer elektriske ladninger fra den ene til den annen inntil ladningene ankommer den siste medlem av tabellen. Der oppdager en forsterkerkrets elementets spenning. Hvis CCD har et gjennomsiktig deksel, lys som faller på overflaten genererer elektriske ladninger av den fotoelektriske effekten. Mengden av kostnader er proporsjonal med lysintensiteten, effektivt gjør CCD-kamera. Uten et gjennomsiktig deksel, CCD fungerer som en minneenhet; hvert element lagrer et øyeblikksbilde av elektrisk ladning.

kameraer

Tiårene etter CCD oppfinnelse så det erstatte vakuum-rør og film som lys-sensing elementer i kameraer. Før CCD, brukt TV-kameraer enheter kalt video rør for å konvertere et bilde til elektroniske signaler. Som CCD er mindre, lettere, billigere og mer energieffektive, de til slutt erstattet video rør i kameraer. Bekvemmeligheten av digital fotografering skapt en økning i etterspørselen for CCD-baserte stillbildekameraer, nesten eliminere film fotografering for alle, men spesielle applikasjoner.