電荷耦合器件是什麼意思？英文翻譯以專業解釋、例句

英語翻譯：

【計】 charge-coupled device

分詞翻譯：

電荷耦合的英語翻譯：

【電】 charge coupling

器件的英語翻譯：

parts of an apparatus
【化】 device

專業解析

電荷耦合器件（Charge-Coupled Device，CCD）是一種基於半導體技術的光電信號轉換與傳輸裝置。其核心原理是通過矽基材料的光敏單元捕獲光子，産生與光強成正比的電荷包，并利用周期性時鐘脈沖控制電極電壓，實現電荷的定向耦合轉移。該器件由排列成矩陣的MOS電容構成，每個像素單元通過勢阱存儲電荷，電荷轉移效率可達99.999%以上。

在結構上，CCD包含三個主要功能模塊：感光區（成像區）、存儲區和讀出寄存器。當光線照射到感光區時，光子激發的電子被捕獲形成電荷圖像，隨後通過垂直傳輸通道轉移至水平寄存器，最終由輸出放大器轉換為電壓信號。此特性使其成為高精度成像系統的核心組件，例如哈勃太空望遠鏡采用背照式CCD實現微光探測，量子效率超過90%。

相較於CMOS傳感器，CCD具有低噪聲、高均勻性的優勢，但功耗較高。當前主要應用於科學觀測（如光譜分析、粒子檢測）、醫療影像（X射線數字成像）和工業檢測領域。美國國家航空航天局（NASA）在火星探測車中采用抗輻射CCD技術，成功獲取了高分辨率地表圖像。

權威參考文獻：

國際光學工程學會SPIE出版物《光電探測器技術》
劍橋大學出版社《半導體器件物理》第三版
IEEE電子器件彙刊第68卷電荷傳輸專題論文

網絡擴展解釋

電荷耦合器件（Charge-Coupled Device，CCD）是一種基於半導體技術的固态電子器件，主要用於光信號的探測和電信號的轉換。以下是其核心要點：

1.基本定義與結構

CCD由規則排列的金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器陣列構成。其結構包括矽襯底、二氧化矽絕緣層和金屬電極，通過時鐘脈沖電壓控制半導體勢阱的變化，實現電荷的存儲和轉移。

2.工作原理

電荷存儲與轉移：當光線照射到CCD表面時，光子激發的少數載流子（電子或空穴）會被捕獲在勢阱中。通過周期性改變電極上的電壓，勢阱深度變化，電荷沿陣列定向傳輸至輸出端。
信號輸出：電荷到達輸出端後，通過反偏PN結收集并轉換為電壓信號，經放大後形成可讀的電信號。

3.關鍵特性

高靈敏度：相比傳統底片，CCD對光強變化更敏感，尤其擅長弱光探測。
電荷轉移效率：衡量電荷在轉移過程中的損耗比例，直接影響器件性能和使用限制。

4.應用領域

成像技術：廣泛應用於數碼相機、天文望遠鏡、醫療影像設備等攝像頭的感光元件。
信號處理：可作為延遲線、移位寄存器，或用於模拟信號處理和存儲。

5.發明背景

由美國貝爾實驗室的W.S.博伊爾和G.E.史密斯於1969年發明，革新了光電信號轉換技術。

CCD通過電荷的存儲與轉移實現光電信號轉換，兼具高靈敏度和精确的信號處理能力，是現代成像和電子系統的核心元件。如需進一步技術細節，可參考等來源。