电荷耦合摄像器件（CCD）的突出特点是以电荷为信号的载体，不同于大多数以电流或电压为信号载体的器件。CCD的基本功能是电荷的存储和转移，因此，CCD的基本工作过程主要是信号电荷的产生、存储、转移和检测。 CCD有两种类型，一种是表面沟道类型（SCCD），电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面转移；另一种是体沟道或埋沟道类型（BCCD），电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向转移。
ccd的电荷存储
构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）结构。如下图，在栅极不施压的情况下，P型半导体中多数载流子空穴的分布是均匀的。在栅极施加小于P型半导体阈值电压Uth时，在半导体内产生耗尽区。当栅极电压继续增加，并大于阈值电压后，耗尽区的深度和栅极电压成正比。
将半导体与绝缘界面上的电势记为表面电势Φs，表面电势随着栅极电压Ug的增加而增加。下图描述了二者在不存在反型层电荷时，不同氧化层厚度下表面电势和栅极电压之间的关系。从曲线中看出，氧化层厚度越薄，曲线的直线性越好。
当栅极电压Ug不变时，表面电势Φs和反型层电荷密度Qinv之间的关系。下图可以看出，Φs随着Qinv的增加而线性减小。电子之所以被吸附到半导体和氧化层的交界面处，是因为那里的势能最低。
在空势阱情况下，不存在反型层电荷，如图（a）；当反型层电荷填充1/3势阱时，表面势收缩，如图（b）；当反型层电荷足够多时，表面势减少到最低，表面势不再束缚多余电子，产生溢出，如图（c）。
因此，表面势可以作为电子深度的量度，而表面势又和电压、氧化层厚度有关，即和MOS电容的容量Cox和Ug的层级有关。势阱的横截面积取决于栅极电压的面积A有关。MOS电容存储信号电荷的容量为：
Q=Cox*Ug
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