EMCCD技術，有時也被稱作"片上增益"技術，是一種全新的微弱光信號增強探測技術，它與普通的科學級CCD探測器的主要區別在于其讀出(轉移)寄存器后又接續有一串"增益寄存器"，它的電極結構不同于轉移寄存器，信號電荷在這里得到增益。

EMCCD屬于幀轉移CCD，其工作模式分為5個步驟：

①在積分周期內，成像區將光子轉化為電荷；

②成像區電荷轉移到存儲區；

③存儲區電荷轉移到讀出寄存器；

④讀出寄存器電荷轉移到倍增寄存器，并在其中使電子倍增；

⑤倍增后的電荷通過低噪聲讀出放大器轉換成電壓輸出。

以上的5個步驟中，與普通CCD不同之處在于第（4）步中，在倍增寄存器上施加了約50v的電壓，當電子通過時會產生碰撞電離效應產生電子-空穴對。

這樣，經過多次累加，實現信號電子的倍增。EMCCD總共約有600級轉移，大增益可達1000倍甚至5000倍。