CCD的中信号电荷可以通过光注入和电注入两种方式得到。光注入就是当光照射CCD硅片时，在栅极附近的半导体体内产生电子空穴对，其多数载流子被栅极电压坟排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。而所谓电注入，就是CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样，将信号电压或电流转换为信号电荷，在此仅讨论的光注入法。

　　CCD利用光电转换功能将投射到CCD上面的光学图像转换为电信号图像，即电荷量与当地照度大致成正比且大小不等的电荷包空间分布，然后利用移位寄存功能将这些电荷包自扫描到同一个输出端，形成幅度不等的实时脉冲序列。其中光电转换功能的物理基础是半导体的光吸收。当电磁辐射投射到半导体上面时，电磁辐射一部分被反射，另一部分透射，其余部分被半导体吸收。所谓半导体光吸收，就是电子吸收光子并从一个能态跃迁到另一个较高能级的过程。这里将要涉及的是价带电子越过禁带到导带的跃迁，和导域杂质或缺陷周围的束缚电子到导带的跃迁，它们分别称为本征吸收和非本征吸收。CCD利用处于表面深耗尽状态的一系列MOS电容器收集光产生的少数载流子。这些收集势阱是相互隔离的。由此可见，光转换成电的过程实际上还包括对空间连续的光强分布进行空间上分离的采样过程。

　　另外，衬底每吸收一个光子，反型区中就多一个电子，这种光子数目与存储电荷的定量关系是CCD检测器用于对光信号作定量分析的依据。

　　转移到CCD输出端的信号电荷在输出电路上实现电荷/电压的线性变换，称之为电荷检测。从应用角度对电荷检测提出的要求是检测的线性、检测的增益和检测引起的噪声。钟对不同的使用要求，有几种常用的检测电路，如栅电容电荷积分器、差动电路积分器以及带浮置栅和分置栅放大器的输出电路，这里就不一一讲究了。