CCD是电荷耦合器件(charge-coupled device)， 它使用一种高感光度的半导体材料（p-Si）制成，能把光转变成电荷。在一个用于感光的CCD中，有一个光敏区域（硅的外延层），和一个由移位寄存器制成的传感区域。图像通过透镜投影在一列电容上（光敏区域），导致每一个电容都积累一定的电荷，CCD传感器厂家，而电荷的数量则正比于该处的入射光强。在栅电极（G）中，施加正电压会产生势阱（黄），并把电荷包（电子，蓝）收集于其中。
CCD传感器中每一行中每一个像素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由底端部分输出，CCD传感器哪家好，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
造成这种差异的原因在于：CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个像素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，CCD传感器厂，必须先放大，再整合各个像素的数据。
面阵CCD的结构一般有3种。种是帧转性CCD。它由上、下两部分组成，上半部分是集中了像素的光敏区域，下半部分是被遮光而集中垂直寄存器的存储区域。其优点是结构较简单并容易增加像素数，缺点是CCD尺寸较大，易产生垂直拖影。第二种是行间转移性CCD。它是目前CCD的主品，它们是像素群和垂直寄存器在同一平面上，其特点是在1个单片上，价格低，CCD传感器，并容易获得良好的摄影特性。第三种是帧行间转移性CCD。它是种和第二种的复合型，结构复杂，但能大幅度减少垂直拖影并容易实现可变速电子快门等优点。
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