光電開關中的CCD的基本組成分兩部分，MOS光敏元陳列和讀出移位寄存器。電荷耦合器件是在半導體硅片上制作成千上萬個光敏元，一個光敏元又稱一個像素，在半導體硅平面上光敏元按線陳或面陳有規則地排列。當物體通過物鏡成像，這些光敏元就產生與照在它們上面的光強成正比的光生電荷，同一面積上光敏元越多分辨率越高，得到的圖像越清楚。電荷耦合器件具有自掃描能力，能將光敏元上產生的光生電荷依次有規律也串行輸出，輸出的幅值與對應的光敏元件上電荷量成正比。

電荷存儲原理。MOS光敏元件結構是在半導體基片上生長一個具有介質作用的氧化物，又在上面沉積一層金屬電極，形成MOS光敏元。

當金屬電極上加正電壓時，由于電場作用，電極下P型硅區里空穴被排斥形成耗盡區，對電子而言，是一勢能很低的區域，稱勢阱。有光線入射到硅片上時，光子作用下產生電子空穴對，空穴被電場作用排斥出耗盡區，而電子被附近勢阱吸引，此時勢阱內吸收的光子數與光強度成正比。

人們稱一個MOS結構元為MOS光敏元或一個像素，把一個勢阱所收集的光生電子稱為一個電荷包，CCD器件內是在硅片上制作 成百上千相互獨立的MOS元，每個金屬電極加電壓，就形成成百上千個勢阱。如果照射在這些光敏元上是一幅明暗起伏的圖像，那么這些光敏元就感生出一幅與光照度響應的光生電荷圖像，這就是電荷耦合件的光電物理效應基本原理。
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