如今空间探索已经成为各个国家展现自己科技实力的强大平台。目前,各国在太空中的卫星,空间站等飞行器已经超过了5000多个,而充当这些飞行器眼睛的核心部件就是CCD图像传感器。随着神州十号、嫦娥一号陆续发射升空,我国的航天事业步入高速发展的时期。但是由于半导体技术的限制,我国的CCD发展技术比国外至少落后了10年,科学级的CCD尚不能自行生产,宇航级的CCD只能从国外进口。但是国外基本都将宇航级的CCD作为核心机密,都有严格的进出口限制。因此研究一个CCD性能模型不论是对国内CCD器件的设计还是对进口器件性能的评估都有巨大的意义。本文针对上述的问题,对CCD的理论进行分析,针对CCD的光电二极管,MTF以及转移效率建立了数学模型,对不同的工艺参数的影响进行了分析,主要工作内容有:1、对CCD图像传感器的原理,工作结构进行分析。详细的探讨了CCD在信号电荷产生、信号电荷转移的原理。2、建立用于CCD图像传感器的光电二极管的数学模型,对典型参数下的光电二极管进行了仿真分析。探究了不同的工艺参数对光电二极管的响应度的影响,具体内容在第二章中进行阐述。3、建立不同像元结构的CCD图像传感器的MTF模型,主要包括像元积分采样MTF模型,像元传输MTF模型以及像元扩散MTF的模型。探究了不同工艺参数对MTF的影响。具体内容在第三章中进行阐述。4、探讨了CCD在进行电荷转移时的主要影响机制。对热扩散、自感应电场和边缘场效应下的转移效率建立了相应的数学模型。同时建立了这三种机制共同影响下的转移效率模型。探究了不同工艺参数对转移效率的影响。具体内容在第四章中进行阐述。