主頁（http://www.by236.com）：淺析溫度對CCD成像的影響

【中國集群通信網】信噪比(SNR)在數值上是指信號電壓對于雜訊電壓的比值，其物理意義是基于每個圖元所獲得的確定信號與不確定信號的相對大小;在要求精確圖像的應用場合，高的信噪比就顯得尤其重要。

　　信噪比隨溫度升高而急劇降低

　　一般來說，CCD的主要噪音源有以下三種∶第一，光子射入器件轉換成光電荷所產生的雜訊;第二，光電荷轉移時，電荷量波動產生的雜訊;第三，光電荷讀出時的雜訊。熱力學規律指出∶溫度越高，電子的平均動能越大，光電荷的轉換、轉移和輸出過程中的不確定性越高，也即意味著CCD的雜訊越強。另外，愛因斯坦的光電理論闡述了光電子的發生與入射光子有關，而與溫度無關，也即意味著CCD的信號強度并不隨溫度的提高而增強。因此，CCD的信噪比隨溫度的升高而急劇降低。

　　暗電流對CCD成像品質非常不利

　　暗電流(Dark Current)起因于熱激發產生的電子-空穴對。在現實世界里，所有的圖像感測器都受暗電流的影響，原因是我們無法創造出一個溫度是開氏絕對零度的環境。對于半導體器件來說，只要其溫度不是開氏絕對零度，元器件內部的電子-空穴對永遠處于產生、遷移和湮滅的動態平衡中。溫度越高，電子-空穴對產生和遷移的速率就越快，也即暗電流越大。應當指出，溫度的變化和暗電流的大小是非線性的，例如，溫度每降低 6℃，暗電流約減少一半。

　　暗電流計量單位是電子/圖元/秒。在通常溫度下，暗電流的數值是250-1000左右，每秒一個圖元產生1000個電子電量并不算大，但要知道，對一個512X512的CCD而言，其圖元的個數約為262,000，每秒要讀出的圖元約為6,553,600，所以說「暗流涌動」并不夸張。暗電流對CCD的成像品質非常不利，它同時限制了器件的靈敏度和動態范圍。

　　散熱裝置可防止CCD老化

　　有趣的是，CCD的信噪比不僅與溫度有關，而且與CCD器件的老化程度有關。通過對比可以看出，新的CCD器件有著較高的信噪比。高溫是加速電子器件老化的常見因素，這不能不說是溫度對CCD成像品質的另一種長遠的影響。為了降低環境溫度對CCD信噪比的影響，給CCD提供散熱裝置是有效的措施。

　　盡可能地降低CCD的溫度對于提高CCD的多項技術指標很有好處。尤其是在炎熱的夏季，如何給CCD「納涼」成為許多工程應用場合一個令人關注的問題。在攝像機的全天候護罩內加入風扇是成熟的解決措施，但并不能直接降低CCD的溫度。