CCD 相機通過鏡(jìng)頭(tóu)等光學係(xì)統將(jiāng)圖像聚焦在(zài)由(yóu)光電二極管（CCD 元(yuán)件）陣列組成的(dí) CCD 傳感器(qì)上(shàng)。 CCD傳感器分為上下(xià)兩(liǎng)部(bù)分(fēn)，分(fēn)別(bié)用於接收和(hé)發射光綫。

當(dāng)光(guāng)子(zǐ)撞(zhuàng)擊(jī)受(shòu)光CCD元件(jiàn)時，通(tōng)過(guò)光電效應(yīng)產生電(diàn)子，並且CCD元(yuán)件存(cún)儲電荷。每個CCD中累(léi)積的(dí)電(diàn)荷被(bèi)傳輸到傳(chuán)輸CCD，並(bìng)且電(diàn)流被放(fàng)大(dà)器放大。放大的電(diàn)流由CCD相(xiāng)機(jī)控(kòng)製(zhì)板計算並轉換成(chéng)圖像(xiàng)數據。

在 EMCCD 中，在將電(diàn)子發送(sòng)到(dào)放大(dà)器之(zhī)前，會對(duì)傳輸的電(diàn)荷施(shī)加電壓以(yǐ)使電子(zǐ)加倍(bèi)。這利(lì)用(yòng)了(liǎo)一(yī)種稱為碰撞電離(lí)的(dí)現象(xiàng)。 EMCCD，使(shǐ)電(diàn)子加倍，可(kě)以探測(cè)單個(gè)光(guāng)子，也可(kě)以(yǐ)測(cè)量光子(zǐ)的(dí)數量。

然(rán)而(ér)，除非一行中(zhōng)的所(suǒ)有 CCD 中積累(léi)了足夠(gòu)的(dí)電荷，否則不會發生電(diàn)荷轉移(yí)。這是速率限製(zhì)因(yīn)素，傳輸(shū)速度(dù)有(yǒu)限製。