Abstract
埋層電荷耦合元件旳傳輸速率比表面電荷耦合元件高，而且前者又有低本質雜訊、高頻率響應等優點，所以廣泛應用在工業及國防上。由於紅外線感測器必須在低溫下操作，本文目的即在對埋層電荷耦合元件的低溫性質作二維分析，包括電腦模擬與實際測量兩部份。此研究建立了一套模擬埋層電荷耦合元件的二維低溫模型， 適合用於分析在不同溫度、 不同操作頻率、不同訊號電荷量與不同閘極電壓下元件的最大電荷載子容量、 傳送損耗率、與各種雜訊大小。 埋層電荷耦合元件的各種雜訊來源：有輸入雜訊、傳輸雜訊、暗電流雜訊和輸出雜訊。 輸入雜訊屬於熱雜訊。傳輸雜訊是由電荷傳送不完全和元件內部陷阱造成。 暗電流雜訊主要來自空乏區的熱生成載子擾動。輸出雜訊則由重置過程決定。溫度降低， 因凝結效應，雜質原子解離度變差且訊號密度變小，位能井體積就變大，因此通道上的電位分佈顯得低而平坦。 訊號電荷的動能隨溫度降低而減少，雜訊量自然降低。 訊號電荷量越大時，訊號所佔體積越大，與陷阱接觸的機會增加， 所以傳輸雜訊變大。 頻率加高後， 來不及產生熱生成載子， 會使暗電流雜訊減少， 陷阱也來不及捕捉訊號電荷，傳輸雜訊當然亦減少。利用金氧半場效電晶體設計的相關雙取樣電路和相關單取樣電路，對去除雜訊有明顯貢獻。 且使耦合元件波形更接近真實訊號，對元件特性改良有很大幫助。The low temperature characteristics of the BCCD wereanalyzed in this thesis, which includes both thesimulation and the experimental parts. Thequasi-equilibrium steady state is used to simulate thetransient state condition and the iterative finitedifference method is used to solve two-dimensional non-linear Poisson's equation. Furthermore, the technique of noisemeasurement in BCCD is presented in this paper. The CDS andCRS circuit are applied to eliminate the reset noise and adetailed discussion about the characteristic and operationprinciple of this circuit is also presented.