Dispositivo de carga acoplada (CCD) é um array de semicondutores microscópicos sensíveis à luz gravados em chip de circuito integrado. Funciona deslocando pacotes de carga elétrica de um elemento ao próximo no array. Tecnologia fundamental para fotografia digital e processamento de sinais eletrônicos. Como outras tecnologias, surgiu de série de descobertas científicas e desenvolvimentos técnicos.
No século XIX, Alexandre Edmond Becquerel, Heinrich Hertz e outros observaram que luz (especialmente ultravioleta) gerava correntes elétricas em metais e materiais condutores. Em 1905, Einstein publicou teoria do efeito fotoelétrico, conectando matematicamente energia da luz a movimentos de elétrons em metais. Na invenção dos CCDs, o efeito já era fenômeno real e quantificável.
Semicondutores (silício, germânio) ficam na tabela periódica entre metais (bons condutores) e não-metais (bons isolantes). Com traços de impurezas, preferem cargas positivas ou negativas. Pesquisa nessas propriedades levou ao transistor em 1948. No final dos anos 1950, avanços no processamento de silício produziram primeiros circuitos integrados, combinando transistores, resistores e capacitores no mesmo chip.
Em 1970, pesquisadores do Bell Labs Willard Boyle e George Smith desenvolveram o primeiro CCD. Array integrado de capacitores semicondutores, passando cargas elétricas até o último elemento, onde circuito amplificador detecta a tensão. Se tiver tampa transparente, luz na superfície gera cargas pelo efeito fotoelétrico. Carga proporcional à intensidade da luz — torna o CCD uma câmera. Sem tampa, funciona como dispositivo de memória; cada elemento armazena snapshot de carga.
Décadas após invenção, CCD substituiu tubos a vácuo e filme como elementos sensores à luz em câmeras. Antes, câmeras de TV usavam tubos de vídeo para converter imagem em sinais eletrônicos. CCDs menores, leves, baratos e eficientes substituíram tubos. Conveniência da fotografia digital criou demanda por câmeras still baseadas em CCD, quase eliminando filme exceto para aplicações especiais.
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