سنسور CCD (انگلیسی : Charge-Coupled Device)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور CCD (انگلیسی : Charge-Coupled Device) :
سنسور CCD یک مدار مجتمع است که برای تبدیل تصاویر نوری به سیگنال های الکترونیکی استفاده می شود. این سنسورها به دلیل کیفیت تصویر بالا، نویز کم و دقت بالا، سال ها استاندارد طلایی در دوربین های دیجیتال، تلسکوپ ها و تجهیزات علمی بودند. یک سنسور CCD از یک آرایه دوبعدی از پیکسل ها (فتودیودهای MOS) تشکیل شده است. هر پیکسل نور را جمع آوری کرده و با جذب فوتون ها، بار الکتریکی (الکترون) در آن انباشته می شود. مقدار بار انباشته شده در هر پیکسل متناسب با شدت نوری است که به آن تابیده شده است.
پس از دوره نوردهی (exposure)، بارهای انباشته شده در پیکسل ها باید خوانده شوند. در CCD، بارها به صورت "سریال" و با استفاده از تکنیک جفت شدگی بار (charge coupling) از طریق کانال های عمودی و افقی به یک خروجی واحد منتقل می شوند. بارها مانند سطل های آب از پیکسلی به پیکسل دیگر جابجا شده و در نهایت به یک تقویت کننده خروجی می رسند و به ولتاژ تبدیل می شوند. سپس این ولتاژها توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) به اعداد دیجیتال تبدیل می شوند تا تصویر نهایی ساخته شود.
مزایا:
کیفیت تصویر عالی و نویز بسیار کم (مناسب برای کاربردهای علمی و نجومی).
یکنواختی بالا در بین پیکسل ها.
دامنه دینامیکی بالا.
معایب:
سرعت خواندن پایین تر نسبت به سنسورهای CMOS.
توان مصرفی بالاتر.
نیاز به ولتاژهای تغذیه خاص و مدارات پیچیده تر برای خواندن.
آسیب پذیری در برابر نورهای شدید (blooming).
\[ Q = \eta \cdot q \cdot N_{photons} \quad , \quad V_{out} \propto Q \]که
\[ Q \]بار انباشته،
\[ \eta \]بازده کوانتومی،
\[ q \]بار الکترون و
\[ N_{photons} \]تعداد فوتون ها است.
کاربردها: دوربین های حرفه ای و علمی، تلسکوپ های فضایی (هابل)، میکروسکوپ های فلورسانس، اسکنرهای با کیفیت بالا، و تجهیزات پزشکی تصویربرداری.
