Prinzip der CCD-Sensoren
CCD = Charge Coupled Devices = ladungsgekoppelte Bauelemente

Auf einem CCD-Chip sind heute bis zu 6 Millionen Zellen integriert. Die Zellen basieren auf dem MOS-Prinzip (Metal Oxide Semiconductor). Die Zelle wird auch als MOS-Diode oder als MOS-Kondensator bezeichnet.
Die Zellen sind zeilen- und spaltenweise aneinandergekoppelt, so dass die Ladungen weitergeschoben werden können.

Aufbau und Funktionsweise einer Zelle:
Das Substrat ist P-dotiert. Wie bei einem MOS-FET ist über einer dünnen SiO2-Schicht eine metallische Elektrode aufgedampft. Die positive Vorspannung am Gate drängt die Defektektronen in das Substrat. Unter der Gate-Elektrode verarmt die P-Dotierung. Es entsteht eine P-ladungsträgerarme Wanne.
Trifft Licht auf die Zelle, so werden aus dem verarmten Silizium durch Paarbildung Ladungsträgerpaare (Elektronen und Defektelektronen) herausgeschlagen. Die Defektelektronen diffundieren in das Substrat. Die Elektronen werden vom Gate-Potential an die Oberfläche der Wanne gesogen. Je größer die Belichtung ist, umso größer ist die Elektronenanzahl (negative Ladung). Auf dem CCD-Chip entsteht eine Ladungsbild des Objekts.



Damit das Ladungsbild ausgelesen werden kann, sind spaltig neben den Zellen abgedunkelte Speicherzellen (MOS-Kondensatoren) angeordnet, in die die einzelnen Zellenladungen hineingeschoben werden. Dann werden die Ladungen zeilen- und spaltenweise in das Ausleseregister geschoben und von dort aus in den Bildspeicher ausgelesen. Der Aufbau und die Funktionsweise sind in den folgenden Bildern dargestellt.