Khi bức xạ có năng lượng ε = hf dọi tới, bán dẫn loại p hấp thụ photon đó, làm xuất hiện một cặp e và lỗ trống. Sau khi bứt ra khỏi liên kết, electron đủ năng lượng vượt qua vùng cấm lên miền dẫn, tại đây chúng có thể di chuyển tự do trong
Nguyễn Hữu Mẩm
tinh thể dưới tác dụng chuyển động nhiệt và có thể tái nhập với lỗ trống. Để loại khả năng tái nhập, người ta đặt hiệu điện thế hút electron tự do về miền lưu trữ ở gần điện cực và cô lập chúng tại đây, đồng thời đẩy lổ trống vào tấm bán dẫn và chúng sẽ biến mất trong đó. Nhờ vậy tại miền lưu trữ electron, ta thu được lượng điện tích tự do có độ lớn tỷ lệ với thông lượng bức xạ dọi tới.
Nhờ kỹ thuật vi mạch, người ta tạo được một mãng gồm (n.m) đơn vị thu gom các electron để có thể đưa vào bộ chuyển đổi A/D tạo ra các mức logic cao thấp tương ứng với các photon dọi tới. Nhờ dữ liệu này, máy tính sẽ hiển thị lên ảnh các đối tượng quang trắc, cứ một nhóm điện tích lưu trữ trong một ô sẽ tạo nên một ảnh điểm tương ứng trên màn hình máy tính. Vì CCD có (n.m) ô nên trên màn hình ta sẽ thấy (n.m) chi tiết của đối tượng cần quang trắc.
Hình ảnh đối tượng cần quang trắc, được tạo bởi CCD gắn với CPU gồm 4 bước chính sau đây:
- Tạo ra electron nhờ photon dọi tới các pixel của CCD.
- Tập trung tích tụ điện tích trong từ ô đến lúc nhận được lệnh để chuyển tới bộ chuyển đổi A/D. Vì sự lưu trữ điện tích trong mỗi pixel có giới hạn, nên nếu đối tượng gửi đến quá nhiều photon, sẽ gây ra hiện tượng điện tích tràn ra ngoài ô lưu trữ và có thể chảy vào ô bên cạnh làm ảnh hưởng chất lượng ảnh thu được tạo ra sau này.
- Những quang electron trong từng ô sẽ được truyền tới bộ chuyển đổi A/D theo phương thức giống như quét hình trong vô tuyến truyền hình, nghĩa là quét từ trái sang phải, từ trên xuống dưới.
- Hiển thị tín hiệu: CCD được kết nối với máy tính qua một cáp truyền dẫn. Chức năng của cáp này là truyền các lệnh từ phần mềm đã cài đặt trong máy tính để thiết lập và điều khiển các lệnh hoạt động của CCD ở vùng nhiệt độ và thời gian đóng mở cửa bức xạ dọi vào CCD về CPU để máy hiện thị kết quả lên màn hình.
Nguyễn Hữu Mẩm