CCD的突出特点在于它是以电荷作为信号的，CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。AD7414ARMZ-0因此，CCD的基本工作原理应是信号电荷的产生、存储、传输和检测。

   电荷存储

   图4 -34(a)为金属一氧化物一半导休(MOS)结构图。在栅极未施加偏压时，P型半导体中将有均匀的空穴（多数载流子）分布。如果在栅极上加正电压，空穴被推向远离栅极的一边。在绝缘体Si02和半导体的界面附近形成一个缺乏空穴电荷的耗尽区，如图4- 34(b)所示。随着栅极上外加电压的提高，耗尽区将进一步向半导体内扩散。绝缘体Si02和半导体界面上的电势（为表面势包）随之提高，以致于将耗尽区中的电子（少数载流子）吸引到表面，形成一层极薄(约10-2 ym)而电荷浓度很高的反型层，如图4- 34(c)所示。反型层形成时的外加电压称为阈值电压Vth。

   图4-34单个CCD栅极电压变化对耗尽区的影响

   反型层的出现说明了栅压达到阈值时，在Si02和P型半导体之间建立了导电沟。因为反型层电荷是负的，故常称为N型沟道CCD。如果把MOS电容的衬底材料由P型换成N型，偏置电压也反一下方向，则反型层电荷由空穴组成，即为P型沟导CCD。实际上因为材料中缺乏少数载流子，当外加栅压超过阈值时反型层不能立即形成；所以在这短暂时间内耗尽区就更向半导体内延伸，呈深度耗尽状态，深度耗尽状态是CCD的工作状态。这时MOS电客具有存储电荷的能力。同时，栅极和衬底之间的绝大部分电压降落在耗尽区。如随后可以获得少数载流子，那么耗尽区将收缩，界面势下降，氧化层上的电压降增加。当提供足够的少数载流子时，就建立起新的平衡状态，界面势降低到材料费米能级中，的2倍。对于掺杂为每立方厘米1015个的P型硅半导体，其费米能级为0. 3V。这时耗尽区的压降为0.6V，其余电压降在氧化层上。