电荷耦合器件（Charge-Coupled Device，CCD）是一种能够将光信号转换为电信号的半导体器件，它是由一系列的电荷耦合元件组成的。CCD的工作原理是利用电荷在半导体中的传导和积累来实现信号的转换。CCD具有高灵敏度、低噪声、高速度等优点，在图像处理、光电子学、通信等领域得到了广泛应用。

CCD是由一系列的电荷耦合元件（Charge-Coupled Element，CCE）组成的。CCE的结构由一个pn结和一个金属栅极组成，其中，pn结的作用是将光信号转换为电荷信号，金属栅极的作用是将电荷信号传递到下一个CCE中。当光照射到CCD上时，光子会被pn结吸收，产生电子-空穴对，电子会被收集到pn结的n区，形成电荷，这些电荷会被栅极控制，传递到下一个CCE中。在传递过程中，电荷的数量不变，但是电荷的位置发生了变化，最终被读出并转换为数字信号。

CCD具有许多优点，例如高灵敏度、低噪声、高速度等。由于CCD可以将光信号转换为电信号，因此它在图像处理、光电子学、通信等领域得到了广泛应用。在数码相机、摄像机、望远镜等光学仪器中，CCD被用作图像传感器，能够拍摄出高质量的图像。此外，在通信领域，CCD也被用作光电转换器，将光信号转换为电信号，实现了光通信。