CCD噪声分类

CCD的噪声主要来自两个方面，一个是CCD器件本身所固有的噪声，如暗电流噪声、电荷转移噪声、信号起伏噪声、复位噪声、水平时钟串扰等，再一个就是CCD工作过程中的各种噪声干扰，即随机噪声。如KTC噪声和1/f噪声。
　　CCD中噪声的主要类别
　　1 散粒噪声
　　光注入CCD光敏区产生信号电荷的过程可看作独立、均匀、连续发生的随机过程。单位时间内产生的信号电荷数目并非绝对不变，而是在一个平均值上作微小的波动。这一微小的起伏便形成散粒噪声。散粒噪声一个重要的特性是与频率无关，在很宽的频率范围内都有均匀的功率分辨，通常又称为白噪声。散粒噪声功率等于信号幅度，故散粒噪声不会限制CCD器件的动态范围，但是它决定了CCD的噪声极限值，特别是当CCD在低光照、低反差下应用时，由于采取了一切可能的措施降低各种噪声，光子散粒噪声便成为主要的噪声源。目前高质量的CCD摄像器件在冷却条件下工作，其噪声等值电子数只有10个左右，如果光生信号电子为l个，那就是说暗电流等带来的热噪声和电子元件本身的噪声已经降到散粒噪声水平。
　　2 暗电流噪声
　　源于构成CCD传感器关键结构材料硅的内部由于发热导致的电荷数量统计波动，尽管发热生成的电荷独立于光感应信号，但这种信号与CCD传感器的温度却高度相关。在给定的CCD传感器温度条件下，热电荷的生成速率通常被称之为暗电流。CCD暗电流产生的噪声可以分为两部分，其一是由耗尽层热激发产生，这是一种随机过程，可用泊松分布描述；其二是暗电流产生的复合(产生中心非均匀分布)，特别是在某些单元位置上缺陷密集，而形成暗电流尖峰。由于器件工作时各个信号电荷包的积分地点不同，读出路径也不同，这些暗电流尖峰对各个电荷包贡献的电荷量不等，于是造成很大的背景起伏，这就是常见的CCD噪声的起因。如在天文观察应用中，CCD器件工作在低照度、长时间积分状态，这时暗电流噪声便是起限制作用的因素。因此，器件必须工作在致冷状态，如果从室温冷却至液氮温度，硅中暗电流可以减小三个数量级，此时暗电流引起的噪声将不是重要的限制因素了。
　　所有的CCD传感器都会受到暗电流的影响，它的存在限制了器件的灵敏度和动态范围。由于热运动产生的暗电流噪声的大小与温度的关系极为密切，温度每增加5℃～6℃，暗电流将增加到原来的两倍。它还与电荷包