CCD傳感器是一種復(fù)雜的電子元件，由多個(gè)光敏半導(dǎo)體元件陣列組成。每個(gè)元素代表一個(gè)光電探測(cè)器，一個(gè)將入射光子轉(zhuǎn)化為電子的像素。

　在積分階段(曝光時(shí)間)，入射光在半導(dǎo)體氧化物界面釋放的所有電子都聚集在勢(shì)阱中。累積容量與入射光量和曝光時(shí)間成正比。然后根據(jù)下述幾種傳感器讀出技術(shù)讀出每個(gè)像素的容量:

　除了光敏像素，行間傳輸(ILT)傳感器包括垂直移位寄存器。電荷不是移動(dòng)通過光敏像素，而是移動(dòng)到位于每行像素旁邊的屏蔽移位寄存器中。電荷在到達(dá)水平讀出寄存器之前一步移動(dòng)到垂直移位寄存器，并被逐個(gè)像素地輸入和輸出到放大器。

　由于移位寄存器的存在而引起的填充因子的降低可以通過微透鏡來補(bǔ)償，從而提高靈敏度。雖然與其他CCD傳感器架構(gòu)相比，全阱容量有所降低，但索尼和安森半導(dǎo)體的CCD傳感器通常提供30-50 KeV的阱尺寸，足以進(jìn)行8-10位數(shù)字化。

　全幀CCD傳感器沒有任何垂直移位寄存器，所以像素電荷必須通過相鄰的像素結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到水平移位寄存器。這需要一個(gè)機(jī)械快門來避免拖影。

　幀傳感器使用相同的方法通過像素轉(zhuǎn)移電荷，但它可以更快地轉(zhuǎn)移電荷，因?yàn)殡姾杀话l(fā)送到有源區(qū)域旁邊的屏蔽讀出區(qū)域，在那里耗時(shí)的逐像素讀出與全畫幅設(shè)備相同。它是其他CCD傳感器類型之間的折衷。

　傳輸和全幀架構(gòu)通常達(dá)到99%的填充因子，并具有大的全井容量以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍。這兩種類型的傳感器通常使用12或14μm大小的大像素，從而獲得更好的動(dòng)態(tài)和更高的靈敏度，并經(jīng)常出現(xiàn)在科學(xué)和專業(yè)攝影應(yīng)用中，在這些應(yīng)用中，速度不如動(dòng)態(tài)范圍重要，并且噪聲極低。