散粒噪声，散粒噪声的介绍

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1，散粒噪声的介绍
2，散粒噪声的概述
3，高斯白噪声中的散粒噪声和热噪声每个频率出现有先后顺序还是同时出
4，CCD的噪音可归纳为那三类
5，答疑解惑 CCD相机的五大噪声有哪些
6，CCD噪声分类

1，散粒噪声的介绍

散粒噪声（shot noise)通信设备中的有源器件(如电真空管）中，由于电子发射不均匀性所引起的噪声。又称散弹噪声。

散粒噪声的介绍

2，散粒噪声的概述

散粒效应噪声是Schottky于1918年研究此类噪声时,用子弹射入靶子时所产生的噪声命名的。因此,它又称为散弹噪声或颗粒噪声。在电化学研究中,当电流流过被测体系时,如果被测体系的局部平衡仍没有被破坏,此时被测体系的散粒效应噪声可以忽略不计。散粒噪声是由形成电流的载流子的分散性造成的，在大多数半导体器件中，它是主要的噪声来源。在低频和中频下，散粒噪声与频率无关（白噪声），高频时，散粒噪声谱变得与频率有关。散粒噪声有白噪声的特性，其电流均方值与电子电荷量q、总的直流电流Idc和带宽delt(f)成正比关系：I^2=2*q*Idc*delt(f)。

散粒噪声的概述

3，高斯白噪声中的散粒噪声和热噪声每个频率出现有先后顺序还是同时出

高斯白噪声中的散粒噪声和热噪声每个频率出现没有有先后顺序是随机的，要是有先后顺序就不是白噪声了。

白噪声，就是说频谱为一常数；也就是说，其协方差函数在delay=0时不为0，在delay不等于0时值为零；换句话说，样本点互不相关。所以，“白”与“不白”是和分布没有关系的。当随机的从高斯分布中获取采样值时，采样点所组成的随机过程就是“高斯白噪声”；同理，当随机的从均匀分布中获取采样值时，采样点所组成的随机过程就是“均匀白噪声”。那么，是否有“非白的高斯”噪声呢？答案是肯定的，这就是”高斯色噪声“。这种噪声其分布是高斯的，但是它的频谱不是一个常数，或者说，对高斯信号采样的时候不是随机采样的，而是按照某种规律来采样的。白噪声应该是自相关函数在delay=0时不为0，在delay不等于0时值为零。如果要说协方差函数，那么应该加个条件：零均值。

高斯白噪声中的散粒噪声和热噪声每个频率出现有先后顺序还是同时出

4，CCD的噪音可归纳为那三类

ＣＣＤ的噪声归纳起来主要有三类：散粒噪声、热噪声及转移噪声。１．散粒噪声散粒噪声主要表现为微观粒子的不确定性，光注入光敏区产生信号电荷的过程可看作独立、均匀、连续发生的随机过程。单位时间内光产生的信号电荷数目并非绝对不变，而是在一个平均值上作微小的波动，这一微小的起伏便形成散粒噪声。散粒噪声不会限制器件的动态范围，但是它决定了一个摄像器件的噪声极限值，特别当摄像器件在低照度、低反差条件下应用时，由于采用了一切可能的措施降低各种噪声，散粒噪声便成为主要的噪声源。２．热噪声（ＫＴＣ噪声）它是信号电荷注入及检出时引进的。信号电荷注入回路及信号电荷检出时的复位回路均可等效为ＲＣ回路，由于电阻Ｒ的存在，就产生了电阻热噪声。３．转移噪声转移损失及界面态俘获是引起转移噪声的根本原因。转移噪声具有ＣＣＤ噪声所独有的两个特点：积累性和相关性。所谓积累性，是指转移噪声是在转移过程中逐次积累起来的，转移噪声的均方值与转移次数成正比。所谓相关性，是指相邻电荷包的转移噪声是相关的。

5，答疑解惑 CCD相机的五大噪声有哪些

美国TEO从多年从事摄像机的研发总结了以下几点影响CCD的噪声；1、光子噪声：此种噪声是由光子的性质决定的，通常在低照度摄像时会比较严重。2、散粒噪声：散粒噪声与频率无关，在所有频率范围内有均匀的功率分布。在低照度、低反差条件下，当其他噪声被各种方法抑制后，散粒噪声将成为CCD的主要噪声，并决定了器件的极限噪声水平。3、转移噪声：CCD中的电荷未进行完全转移，一部分电荷残留在里面，后来成为电荷包的噪声干扰。引起转移噪声的根本原因是转移损失、界面态俘获和体态俘获。4、暗电流噪声：暗电流分为扩散暗电流和表面暗电流。扩散暗电流产生于CCD的导电沟道区域，其扩散长度越短，暗电流越大，表面暗电流是指一个电子能够在热激发下从界面态越跳到导带，形成自由电子后又被势阱当做暗点和收集起来形成了电流。这种电流即使在无光的情况下也存在。

1、光子噪声；2、散粒噪声；3、转移噪声；4、暗电流噪声；5、电荷转移噪声。

6，CCD噪声分类

CCD的噪声主要来自两个方面，一个是CCD器件本身所固有的噪声，如暗电流噪声、电荷转移噪声、信号起伏噪声、复位噪声、水平时钟串扰等，再一个就是CCD工作过程中的各种噪声干扰，即随机噪声。如KTC噪声和1/f噪声。　　CCD中噪声的主要类别　　1 散粒噪声　　光注入CCD光敏区产生信号电荷的过程可看作独立、均匀、连续发生的随机过程。单位时间内产生的信号电荷数目并非绝对不变，而是在一个平均值上作微小的波动。这一微小的起伏便形成散粒噪声。散粒噪声一个重要的特性是与频率无关，在很宽的频率范围内都有均匀的功率分辨，通常又称为白噪声。散粒噪声功率等于信号幅度，故散粒噪声不会限制CCD器件的动态范围，但是它决定了CCD的噪声极限值，特别是当CCD在低光照、低反差下应用时，由于采取了一切可能的措施降低各种噪声，光子散粒噪声便成为主要的噪声源。目前高质量的CCD摄像器件在冷却条件下工作，其噪声等值电子数只有10个左右，如果光生信号电子为l个，那就是说暗电流等带来的热噪声和电子元件本身的噪声已经降到散粒噪声水平。　　2 暗电流噪声　　源于构成CCD传感器关键结构材料硅的内部由于发热导致的电荷数量统计波动，尽管发热生成的电荷独立于光感应信号，但这种信号与CCD传感器的温度却高度相关。在给定的CCD传感器温度条件下，热电荷的生成速率通常被称之为暗电流。CCD暗电流产生的噪声可以分为两部分，其一是由耗尽层热激发产生，这是一种随机过程，可用泊松分布描述；其二是暗电流产生的复合(产生中心非均匀分布)，特别是在某些单元位置上缺陷密集，而形成暗电流尖峰。由于器件工作时各个信号电荷包的积分地点不同，读出路径也不同，这些暗电流尖峰对各个电荷包贡献的电荷量不等，于是造成很大的背景起伏，这就是常见的CCD噪声的起因。如在天文观察应用中，CCD器件工作在低照度、长时间积分状态，这时暗电流噪声便是起限制作用的因素。因此，器件必须工作在致冷状态，如果从室温冷却至液氮温度，硅中暗电流可以减小三个数量级，此时暗电流引起的噪声将不是重要的限制因素了。　　所有的CCD传感器都会受到暗电流的影响，它的存在限制了器件的灵敏度和动态范围。由于热运动产生的暗电流噪声的大小与温度的关系极为密切，温度每增加5℃～6℃，暗电流将增加到原来的两倍。它还与电荷包在势阱中存储时间的长短有关，存储时间越长，暗电流噪声越大。在弱信号条件下，CCD采用长时间积分的方法进行观测,暗电流将是主要的影响因素。　　另外，在CCD阵列中,局部晶格缺陷或杂质的存在还可造成暗电流尖峰。随着掺杂浓度增大，离表面距离越近,电场强度就越大。在最接近表面处，电场强度达到最大，暗电流峰值就越容易出现。暗电流峰值会给图像背景造成很大涨落。　　3 转移噪声　　CCD转移噪声产生的原因有：转移损失引起的噪声，界面态俘获引起的噪声和体态俘获引起的噪声。采用浮置栅放大器能够得到更低的噪声值，因为它能够避免复位噪声，而且检测端总电容很小，KTC噪声小。不过，在CCD中应用浮置栅放大器受到限制。输出结构采用分布浮置栅放大器，噪声最小。它的主要噪声是输入MOSFET噪声，而浮置栅放大器本身引入的噪声是很低的。　　CCD器件的固定模式噪声可以通过数字信号处理消除，所以我们更多的是评估CCD相机的随机噪声。　　4 光子噪声　　光子发射是随机的,因此,势阱收集光信号电荷也是一个随机过程,这就构成了一种噪声源,它是由光子的性质决定的。这种噪声在低照度摄像时会较严重。　　5 肥零噪声　　肥零，即采用肥零电荷填充势阱位置，使信号电荷可以通过杂乱无章的区域进行转移，分为光学肥零和电子肥零。其产生的噪声分为光学肥零噪声和电子肥零噪声，光学肥零噪声由所使用的CCD的偏置光的大小决定,电子肥零噪声由电子注入肥零机构决定。　　6 输出噪声　　CCD信号的输出是通过浮置电容将CCD的信号电荷转换成为相应的电压，并多采用浮置扩散型电容输出,其原理如图1所示。T1是复位开关,其漏极接至复位电平；T2是浮置扩散放大器,实际上是一个电压跟随器；D是电荷包收集二极管,工作于反偏电压状态下；CS是浮置扩散电容,用来存储电荷。　　目前，测量CCD系统的噪声性能一般采用遮光测量法和三维噪声测量法。遮光测量法不能进行在线实时测量，也不能反映CCD相机在实际使用环境下的噪声。三维噪声测量法不能在成像时测量成像系统的噪声，入射光的非均匀性是该方法产生误差的主要原因，因此这种方法对测量环境有严格的要求。

美国teo从多年从事摄像机的研发总结了以下几点影响ccd的噪声；1、光子噪声：此种噪声是由光子的性质决定的，通常在低照度摄像时会比较严重。2、散粒噪声：散粒噪声与频率无关，在所有频率范围内有均匀的功率分布。在低照度、低反差条件下，当其他噪声被各种方法抑制后，散粒噪声将成为ccd的主要噪声，并决定了器件的极限噪声水平。3、转移噪声：ccd中的电荷未进行完全转移，一部分电荷残留在里面，后来成为电荷包的噪声干扰。引起转移噪声的根本原因是转移损失、界面态俘获和体态俘获。4、暗电流噪声：暗电流分为扩散暗电流和表面暗电流。扩散暗电流产生于ccd的导电沟道区域，其扩散长度越短，暗电流越大，表面暗电流是指一个电子能够在热激发下从界面态越跳到导带，形成自由电子后又被势阱当做暗点和收集起来形成了电流。这种电流即使在无光的情况下也存在。

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