「電荷結合素子」CCD 光を電気信号へ変換するセンサ 素子間を電荷が順次転送

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2009年にウィラード・ボイルと
ジョージ・スミスがノーベル
物理学賞を受賞する理由となった
のは「◯◯◯◯◯◯の発明」?
合素電子結荷
電化結合素子(答)
Charge Coupled Device

電荷結合素子
でんかけつごうそし
charge coupled device

半導体中に注入した少数キャリア(電荷担体)の信号をひとかたまりの電荷として、外部電圧によって結晶表面と平行の方向に転送できる素子。電荷移送素子、CCDともいう。1970年アメリカ、ベル研究所のウィラード・ボイルとジョージ・スミスによって発表された。この素子はトランジスタやダイオードと異なった動作機構をもつ。
引用元:電荷結合素子(デンカケツゴウソシ)とは – コトバンク https://kotobank.jp/word/%E9%9B%BB%E8%8D%B7%E7%B5%90%E5%90%88%E7%B4%A0%E5%AD%90-577590

CCDイメージセンサ (シーシーディーイメージセンサ、英: CCD image sensor)は固体撮像素子のひとつで、ビデオカメラ、デジタルカメラ、光検出器などに広く使用されている半導体素子である。単にCCDと呼ばれることも多い[1][2][3][4][5]。
CCD[編集]
通常の半導体集積回路では、一般に、その上に作り込まれたそれぞれの素子の間は金属層のパターンによる配線によって、電気的に接続され信号がやりとりされる。これに対し、隣り合った素子の間の電荷的な結合を利用して、次々と電荷の状態が送り出されることにより信号がやりとりされる素子がCharge-Coupled Device(CCD・電荷結合素子)である。
引用元:CCDイメージセンサ – Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/CCD%E3%82%A4%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B5

受光素子は、p型側に光があたるようにつくられています。ここに光があたると内部に電子と正孔(ホール)ができます(この現象を光電効果と呼びます)。受光素子にあたった波長の短い光はp型層で吸収されます。このとき生じた電子はn型層へ移動します。波長の長い光はn型層まで届き、n型層では光で生じた正孔がp型層へ移動します。つまりp型層側では正孔が集まってプラス帯電し、n型層側では電子が集結するためマイナスに帯電するわけです。しかも逆バイアスのため、生じた電荷はせき止められ流れ出ることはできません。光が強くなれば帯電する電荷の量も増えてきます。このように光があたることで半導体の接合部に電圧が現れる現象を「光起電力効果」と呼びます。受光素子は、この光起電力効果を利用して光の強弱を電荷の大小に変える装置なのです。身近なところでは、赤外線リモコンの受光部やカメラの露出計にも受光素子が利用されています。

CCDセンサーは、受光素子と、受光素子の電荷を転送するためのCCD転送路から構成されています。受光素子で発生した電荷はそのままでは電気信号として取り出すことができません。受光素子から電荷を読み出すのが、CCD転送路です。CCDセンサーでは、各受光素子にたまった電荷はCCD転送路を通じて次々と、右なら右と隣に移し、ひとつひとつの素子の電荷を電気信号として端から順に出力します。「パルス」という“かけ声”ひとつで、各受光素子がいっせいに隣の素子に電荷をバケツリレーするような仕組みになっているのです。CCDとは、「Charge Coupled Device(電荷結合素子)」の略語ですが、素子間を電荷がバケツリレー式に転送されるため「電荷結合」と呼ばれています。
引用元:キヤノン:技術のご紹介 | サイエンスラボ CCDセンサー http://web.canon.jp/technology/s_labo/light/003/04.html