因P型半导体中空穴是多数载流子，当金属电极上施加正向电压时，在电场力作用下，RABBIT3000电极下面的P型半导体区域里的空穴被赶尽，从而形成耗尽区。即对带电粒子而言，耗尽区是一个势能很低的区域——势阱。如果有光线入射到半导体硅片上，在光线中能量的激发下，硅片上会形成电子（光生电子）和空穴。光生电子被附近的势阱所吸收，空穴则被电场排斥出耗尽区。因为势阱内吸收的光生电子数量与入射到势阱附近的光照强度成正比，所 以通常又称这种MOS电容为MOS光敏电容，或称像素。一般在半导体硅片上制有几百、上千个相互独立的MOS电容，它们按线阵或面阵有规则地排列。如果在金属电极上施加一正电压，则在该半导体硅片上就形成很多相互独立的势阱；如果照射在这些电容上的是一幅明暗起伏的图像，则在这些电容上就会感应出与光照强度相对应的光生电荷，这就是电荷耦合器件光电效应的基本原理。

   读出移位实质上是势阱中电荷转移输出的过程。读出移位寄存器的结构，在半导体的底部覆盖一层遮光层，以防止外来光线的干扰，上部由三个邻近的电极组成一个耦合单元。当在CCD芯片上设置扫描电路时，它能在外加时钟脉冲的控制下产生三相时序的脉冲信号，从左到右，出上而下，将存储在整个平面阵列中的电荷耦合器件势阱中的电荷，逐位、逐行地以串行模拟脉冲信号的方式输出，转换为数字信号存储，或者输入视频显示器，显示出原始的图像。