信噪比隨溫度升高而急劇降低
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| （圖1）不同溫度下CCD的成像品質 |
一般來說，CCD的主要噪音源有以下三種：第一，光
子射入器件轉換成光電荷所產生的雜訊；第二，光電荷轉移時，電荷量波動產生的雜訊；第三，光電荷讀出時的雜訊。熱力學規律指出：溫度越高，電子的平均動能越大，光電荷的轉換、轉移和輸出過程中的不確定性越高，也即意味著CCD的雜訊越強。另外，愛因斯坦的光電理論闡述了光電子的發生與入射光子有關，而與溫度無關，也即意味著CCD的信號強度並不隨溫度的提高而增強。因此，CCD的信噪比隨溫度的升高而急劇降低。 圖1顯示了不同溫度下CCD的成像品質。其中，上面的圖像是理想CCD的成像，下面的圖像自左至右表明隨著溫度的降低，信噪比逐漸提高的不同圖像品質。
散熱裝置可防止CCD老化
有趣的是，CCD的信噪比不僅與溫度有關，而且與CCD器件的老化程度有關。以一個預期壽命為5年的CCD為例，圖2顯示出不同老化程度的CCD在不同溫度下的信噪比。通過對比可以看出，新的CCD器件有著較高的信噪比。高溫是加速電子器件老化的常見因素，這不能不說是溫度對CCD成像品質的另一種長遠的影響。
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| （圖2）有無裝設散熱裝置的信噪比差異質 |
為了降低環境溫度對CCD信噪比的影響，給CCD提供散熱裝置是有效的措施。圖2中線A表示CCD具有散熱裝置，線B則表示依賴晶片自身散熱。可以看出，同樣的CCD，有散熱裝置的信噪比是沒有散熱裝置的大約兩倍。
暗電流對CCD成像品質非常不利
暗電流（Dark Current）起因於熱激發產生的電子-空穴對。在現實世界裏，所有的圖像感測器都受暗電流的影響，原因是我們無法創造出一個溫度是開氏絕對零度的環境。對於半導體器件來說，只要其溫度不是開氏絕對零度，那?，器件內部的電子-空穴對永遠處於產生、遷移和湮滅的動態平衡中。溫度越高，電子-空穴對產生和遷移的速率就越快，也即暗電流越大。暗電流的大小與溫度的極密切的關係在圖3中的曲線中可以看到。應當指出，溫度的變化和暗電流的大小是非線性的，例如，溫度每降低 6℃，暗電流約減少一半。
暗電流計量單位是電子/圖元/秒。在通常溫度下，暗電流的數值是250-1000左右，每秒一個圖元產生1000個電子電量並不算大，但要知道，對一個512X512的CCD而言，其圖元的個數約為262,000，每秒要讀出的圖元約為6,553,600，所以說「暗流湧動」並不誇張。
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| （圖3）熱電流的大小與溫度的關係極為密切 |
在生產製造CCD的過程中，目前普遍採用的技術是「光刻掩膜+離子滲透」。這個過程無法保證CCD的每個圖元中的每個晶格有完全相同的穩定性，換句話說，每個圖元在同樣條件下產生電子-空穴對的能力不同。這種CCD本身的缺陷是暗電流產生的重要原因，而且這種器件本身的缺陷還使得暗電流的產生也不均勻，在CCD處於非光照環境下也會產生固定的圖形。這種在不同溫度下的表現可參看圖4，其中，圖4a的溫度較低，圖4b的溫度較高。暗電流對CCD的成像品質非常不利，它同時限制了器件的靈敏度和動態範圍。
 （圖 4a） |  （圖4b） |
| 不同的溫度下，CCD有不同的成像品質。圖4a的溫度較低，圖4b的溫度較高 | |
散熱裝置可改善CCD成像品質
盡可能地降低CCD的溫度對於提高CCD的多項技術指標很有好處。尤其是在炎熱的夏季，如何給CCD「納涼」成為許\多工程應用場合一個令人關注的問題。在攝像機的全天候護罩內加入風扇是成熟的解決措施，但並不能直接降低CCD的溫度。值得注意的是，日本HARADA（原田）公司今年推出了幾款攝像機，在機芯上直接加入散熱器，在改善CCD成像品質方面做出了有益的嘗試。
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