構成ccd的基本單元是mos電容器。與其他電容器一樣，mos電容器能夠存儲器電荷，如果mos電容器中的半導體是p型硅，當在金屬電極上施加一個正電壓ug時，p型硅中的多數載流子空穴受到排斥，半導體內的涒數流子電子被吸引到p-si界面處，從而在界面附近形成一個帶負電荷的耗盡區，也稱表面勢阱，對帶負電的電子來說，耗盡區是個勢能很低的區域。

　　如果有光照射在硅片上，在光子作用下，半導體硅產生了電子-空穴對，由此產生的光電開關傳感器的光生電子就被附近的勢阱所吸收，勢阱內所吸收的光生電子數量與入射到該勢阱附近的光強成正比，存儲器了電荷的勢阱被稱為電荷包，而同時產生的空穴被排斥出耗盡區。并且在一定的條件下，所加正電壓ug越大，耗盡層就越深，si表面吸收少數載流子表面勢半導體表面對于襯底的電勢差也越大，這時勢力阱所能容納的少數載流子電荷的量就越大。勢阱中電荷包大小主要決定于所加正電壓ug大小，入射到該勢阱附近的光強。后者是光強的模擬電荷，從而完成光轉換成電荷的過程。