電的旅程 ( 244 )

「第十六章：晶片技術的飛躍」

        ＜琳琅滿目的應用 ( 4 )＞ ……續上

        矽晶片還有一個重要的應用，就是感光成像。矽可以高效吸收陽光中的可見光。1969年，貝爾實驗室的鮑義爾（Willard Boyle）及史密斯（George Smith）在研究p型矽與二氧化矽的接面性質時，發現加了正電壓後，可在電極下面的矽與二氧化矽接面的「能槽」中儲存自由電子，然後用連續性變壓方法，可把這些電子一組一組有順序的移動及測示。這個元件名為「電荷藕合器」（charged coupled device），簡稱CCD。

        鮑義爾與史密斯原來研究的目的，是想用CCD做成一種新的記憶體，但是後來發現，CCD無論在儲存資料的密度及耗電量上都無法跟DRAM競爭。CCD的特色更適宜應用在顯像上。

        如果把一張圖片投射在一枚二維的CCD晶片上，因矽吸收光而產生的電子，會被儲存在該位置（像素）電極之下的矽與二氧化矽接面的「能槽」中，每一電極下電子的多寡，與吸收光的強度成正比，所以在感光週期內，在CCD的各個像素下，光的明暗圖形轉換成了一個電子數量分佈的圖形，這個二維的電子分佈圖像，可以極快的轉變成一維的串性電流訊號輸出，再用顯示器或印表機，又可重顯原來的圖像。CCD擁有卓越的顯像功能：靈敏度高、噪音低、速度快，又不需掃描。CCD的基本生產技術與其他晶片相同，可以一起生產，優點甚多。…… (待續)