Sensores CCD (Charge-Coupled Device), embora largamente substituídos por CMOS em câmaras consumidor, permanecem importantes em aplicações científicas, médicas e astrofotografia onde suas características únicas sobressaem.
CCDs usam grelha capacitores MOS (fotossítios) que acumulam carga proporcional à luz incidente. Carga é transferida sequencialmente pelo chip ("brigada baldes") para único amplificador saída, permitindo alta uniformidade pelo sensor.
Eletrões gerados termicamente na ausência luz. Principal fonte ruído exposições longas. Mitigada por arrefecimento termoelétrico (TEC) ou criogénico — crítico astrofotografia e imagem científica.
Ruído adicionado durante conversão carga-tensão no amplificador saída. Velocidades leitura mais baixas geralmente reduzem ruído leitura. Típico: 2–10 e⁻ RMS.
Rácio capacidade poço cheio (máx. eletrões/píxel) para ruído base (ruído leitura + corrente escura). Maior DR captura altas luzes e sombras profundas. CCDs científicos alcançam 80–90+ dB.
Dimensões físicas cada fotossítio. Píxeis maiores (ex: 9–24 µm) recolhem mais fotões → melhor SNR e DR. Píxeis menores aumentam resolução mas reduzem captação luz por píxel.
Rácio área fotossensível para área total píxel. Maior = melhor eficiência quântica (QE). Arrays microlentes melhoram fator preenchimento efetivo focando luz na região ativa.
Evita transbordo carga píxeis saturados para vizinhos (riscos verticais). Tecnologias: CCDs canal enterrado, fotodíodos ancorados, drenos transbordo lateral.
Minúsculas lentes sobre cada píxel concentram luz na área fotossensível, aumentando QE — especialmente crítico píxeis pequenos.
Padrão Bayer (RGGB) mosaico permite imagem cor. Cada píxel regista uma cor; desmosaico interpola RGB completo. CCDs monocromáticos omitem CFA para máxima sensibilidade/resolução.
Converte tensões píxeis em valores digitais. Profundidade bits (12-bit, 14-bit, 16-bit) determina resolução tonal. Mais bits = gradientes suaves, mais latitude edição.
CMOS alcançou maioria métricas e superou CCD em velocidade, potência, integração e custo — mas CCDs permanecem padrão ouro para fotometria precisão e imagem baixo fluxo.
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