Charge-coupled Device

Charge-coupled Device

Das „Charge-coupled Device“ (CCD; übersetzt etwa „ladungsgekoppeltes Bauteil“) ist ein integriertes elektronisches Bauteil zum Transport elektrischer Ladungen. CCDs wurden im Jahr 1969 von Willard Boyle und George E. Smith in den Bell Laboratories zur Datenspeicherung entworfen.[1] 2009 wurde ihnen hierfür der Nobelpreis für Physik zuerkannt. [2]

Animation: Ladungstransfer in einem CCD 'Eimerkettenprinzip'

Ein CCD funktioniert wie eine Eimerkette. Anstatt eines Eimers mit Wasser reicht eine CCD-Zelle die in ihr gespeicherte elektrische Ladung an die nächste Zelle weiter und wird selbst mit der Ladung aus ihrem zweiten Nachbarn aufgefüllt. Somit entspricht die CCD einem analogen Schieberegister, bei dem der „Inhalt“ einer Speicherzelle in die benachbarte Zelle verschoben wird. Sind einige dieser Zellen lichtempfindlich oder mit Photodioden kombiniert, spricht man vom CCD-Fotosensor.

Ein CCD ist eine Kette von Kondensatoren, der Ladungstransport wird durch mindestens zwei überlappende Taktsignale gesteuert. Die Verschiebung geschieht also elektrostatisch. Im Jahr 2006 waren Taktfrequenzen in CCD-Fotosensoren bis zu 50 MHz üblich.

Das CCD-Prinzip findet Anwendung z. B.:

  • zur sequenziellen Ausgabe simultaner elektrischer Signale, z. B. in CCD-Sensoren;
  • als Verzögerungsketten von elektrischen Signalen;
  • als Zwischenspeicher zum analogen Abtasten von elektrischen Signalen, z. B. in Speicher-Oszilloskopen.

Literatur

  • Hans-Joachim Fischer, Wolfgang E. Schlegel: Transistor- und Schaltkreistechnik. 4. Aufl. Militärverlag der DDR, Berlin 1988. ISBN 3-327-00362-9.

Weblinks

 Commons: Charge-coupled devices – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. W. S. Boyle, G. E. Smith: Charge coupled semiconductor deadapted devices. In: The Bell system technical journal (BSTJ). Jg. 49, 1970, ISSN 0005-8580, S. 587–593 (PDF-Datei).
  2. Nobelpreis 2009

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