电荷耦合器件（CCD）可将光子转换成电压信号，其感光部分一般是由多个像元排成的一维或二维阵列，对被观测的景物进行空间采样，在感光结束后，光生电荷按照电极所施加的电压时序，以电荷耦合的方式按顺序转移，最后在输出电路中转化为电压信号，按像元排列顺序输出。像元仅一维排列的CCD称为单线阵CCD，像元二维排列的CCD按照工作原理的不同分为TDI-CCD和面阵CCD两种。

TDI-CCD像元阵列按二维排列，在推扫式成像使用时，在垂直方向上像元的电荷转移与被观察的景物同步移动，如下图所示，信号产生了时间延迟积分累加的效果，使得被观察的景物信号按累加的像元数（TDI级数）倍增，提高了信号的幅度。由于电荷转移累加过程没有带来额外的噪声，器件只是在输出级由电荷转换为电压时产生一次性的读出噪声，可以认为这种工作原理情况下信号累加而读出噪声不累加，从而增大了信噪比，成像质量得以提高。

TDI-CCD一般用于低轨道对地观测遥感卫星推扫式相机或高轨道扫描式相机，地面采样距离从分米级到米级。受到应用需求及半导体工艺限制，一般情况下像元间距在几个微米到几十微米，水平方向像元数目在几千个到一万多个，垂直方向的级数从几十级到一百多级。