CCD是电荷耦合器件(charge-coupled device), 它使用一种高感光度的半导体材料（p-Si）制成，能把光转变成电荷。在一个用于感光的CCD中，有一个光敏区域（硅的外延层），和一个由移位寄存器制成的传感区域。图像通过透镜投影在一列电容上（光敏区域），导致每一个电容都积累一定的电荷，而电荷的数量则正比于该处的入射光强。在栅电极（G）中，施加正电压会产生势阱（黄），并把电荷包（电子，蓝）收集于其中。
电荷祸合器件CCD的基本原理是在一系列MOS电容器金属电极上，加以适当的脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成“势阱”的运动，进而达到信号电荷(少数载流子)的转移。如果所转移的信号电荷是由光像照射产生的，则CCD具备图像传感器的功能;若所转移的电荷通过外界注入方式得到的，则CCD还可以具备、信号处理、数据存储以及逻辑运算等功能。
这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右，这有助于改善人们心目中数码相机是"电老虎"的不良印象。CMOS主要问题是在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而过热。暗电流***得好就问题不大，如果***得不好就十分容易出现杂点。CMOS与CCD的图像数据扫描方法有很大的差别。例如，如果分辨率为300万像素，那么CCD传感器可连续扫描300万个电荷，扫描的方法非常简单，就好像把水桶从一个人传给另一个人，并且只有在后一个数据扫描完成之后才能将信号放大。
