Laengsidestusseadis

Laengsidestusseadis ehk CCD (lühend inglise k sõnadest Charge Coupled Device) on pooljuhtstruktuuriga elementidest  maatriks, s.o ridade ja veergudena korrastatud kogum. Niisuguse maatriksi eriomaduseks on võimalus elektrilaenguid järgemööda ühest elemendist teise üle kanda. Kuna iga laengu suurus kujutab endast teatava väärtusega informatsiooni, siis kandub info elementide kohta laengupakettidena samm-sammult seadise väljundisse.

Laengsidestusseadise töötasid välja USA uurimis- ja arenduskeskuse Bell Laboratories teadlased Willard Boyle ja George E. Smith 1969 aastal (Nobeli füüsikaauhind 2009). Algselt oli see seadis mõeldud andmesalvestuse otstarbeks. Edasise uurimise käigus selgus, et valgustundlike elementidega seadist saab kasutada optilise kujutise muundamiseks elektrisignaaliks. Töötati välja CCD-pildisensor, mis tegi muuhulgas võimalikuks digikaamera loomise.

CCD-sensoris on valgustundlikeks elementideks sisemisel fotoefektil põhinevad fotodioodid. Iga diood genereerib elektrone vastavalt teda tabavate valguskvantide arvule; niisiis tekitab iga element tema valgustatusega võrdelise elektrilaengu. CCD-sensorites jääb elemendi ‒ piksli ‒ küljepikkus enamasti vahemikku 1,4 µm kuni 27 µm.

Niisuguse fotoelektrilise seadise aukjuhtivusega räniplaadil on optiliselt läbipaistev ränidioksiidist (SiO2) isoleerkiht ja sellel läbipaistvad elektroodid. Laengute edasikandmine toimub siin kolmes järgus ehk faasis:

1. faas: pinge +V on rakendatud ainult esimesele elemendile ja elektroodi alla moodustub potentsiaalilohk, millesse kogunevad laengud;
2. faas: pingestatakse ka teine element, mille tulemusena laengud jagunevad võrdselt kahe elemendi vahel (sest teatavasti samanimelised laengud tõukuvad);
3. faas: esimeselt elemendilt lülitatakse pinge välja (0 V), mistõttu kõik laengud "veerevad" teise elemendi all kujunevasse potentsiaalilohku; laengupakett ongi ühe sammu edasi astunud.

Elektroodide pingestamine toimub taktgeneraatori rütmis, kusjuures taktsagedus võib ulatuda megahertsidesse. Niiviisi nihkuvadki pildielementide valgusinfot kandvad laengupaketid ridade ja kaadrite kaupa edasi sensori väljundisse.

Laengsidestuse põhimõttel info edastamist rakendatakse peale foto- ja videokaamerate ka mitmetes muudes seadmetes, nagu skanner, optiline hiir, digitaalfilter jm.

Vaata ka
CCD-sensor 
Pildisensor

Välislingid
 What is a CCD?

Fotograafia
Elektroonika