在CCD中,光子被电荷耦合到集电极阵列中的电荷转移器中,然后在各个行的存储电容中积累电荷。在读出时,逐行将电荷转移至电荷放大器,并将其转换为电压信号。因此,当光电转换效率增加时,每个存储单元中的光子数量将增加,在读出电压信号中体现为较大的电压,从而让输出电压与光强成正比。
CCD芯片上的像素是由光电二极管组成的,并且每个像素的大小都是固定的,当像素面积增大时,每个像素能够容纳更多的光子。当光电子数量增加时,输出电压也增加,这意味着输出电压与光强成正比。
当光子进入CCD芯片并撞击像素时,光电二极管会将光子转换为电子。在电荷转移后,电子将被存储在每个像素的存储电容中,直到被转移出去并读出为电压信号。
如果信号电荷没有足够长的积累时间,那么在存储电容器中产生的信号电荷就不足以体现光子数量的变化。因此,当信号电荷积累时间增加时,CCD芯片中存储的电荷量也增加,由此输出电压与光强成正比。
在CCD芯片中,噪声水平对输出电压与光强的正比关系也会产生影响。当噪声水平较小时,输出电压能够更加准确地反映光的强度,因此输出电压与光强成正比。