EMCCD技术，有时也被称作"片上增益"技术，是一种全新的微弱光信号增强探测技术，它与普通的科学级CCD探测器的主要区别在于其读出(转移)寄存器后又接续有一串"增益寄存器"，它的电极结构不同于转移寄存器，信号电荷在这里得到增益。

EMCCD属于帧转移CCD，其工作模式分为5个步骤：

①在积分周期内，成像区将光子转化为电荷；

②成像区电荷转移到存储区；

③存储区电荷转移到读出寄存器；

④读出寄存器电荷转移到倍增寄存器，并在其中使电子倍增；

⑤倍增后的电荷通过低噪声读出放大器转换成电压输出。

以上的5个步骤中，与普通CCD不同之处在于第（4）步中，在倍增寄存器上施加了约50v的电压，当电子通过时会产生碰撞电离效应产生电子-空穴对。

这样，经过多次累加，实现信号电子的倍增。EMCCD总共约有600级转移，大增益可达1000倍甚至5000倍。