ตัวตรวจจับภาพ CCD สามารถถูกนำมาใช้ในสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันหลายอย่าง ที่พบมากที่สุดคือ full-frame, frame-transfer, และ interline ลักษณะเด่นของแต่ละสถาปัตยกรรมเหล่านี้เป็นวิธีการของพวกมันในการแก้ไขปัญหาของ shuttering

ในอุปกรณ์แบบ full-frame พื้นที่ภาพทั้งหมดเป็น active และไม่มีชัตเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ ชัตเตอร์กลไกต้องถูกเพิ่มให้กับประเภทนี้ของเซ็นเซอร์ มิฉะนั้นจะเกิดรอยเปื้อนบนภาพเมื่ออุปกรณ์ถูกจับเวลาหรือถูกอ่านออกมา

สำหรับ CCD แบบ frame-transfer ครึ่งหนึ่งของพื้นที่ซิลิกอนจะถูกปกคลุมด้วยหน้ากากทึบแสง (ปกติเป็นอะลูมิเนียม) ภาพสามารถถ่ายโอนได้อย่างรวดเร็วจากพื้นที่ภาพไปยังพื้นที่ทึบแสง หรือภูมิภาคจัดเก็บที่มีรอยเปื้อนที่ยอมรับได้ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ จากนั้นภาพจะสามารถถูกอ่านออกมาช้าๆจากภูมิภาคจัดเก็บข้อมูล ในขณะที่ภาพใหม่กำลังบูรณาการหรือกำลังเปิดเผยกับแสงในพื้นที่ active อุปกรณ์ frame-transfer มักจะไม่จำเป็นต้องใช้ชัตเตอร์กลไก และเป็นสถาปัตยกรรมทั่วไปสำหรับกล้องออกอากาศแบบโซลืดสเตทในช่วงต้น ข้อเสียสำหรับสถาปัตยกรรม frame-transfer ก็คือมันต้องการซิลืกอนเป็นสองเท่าของอุปกรณ์แบบเต็มเฟรมที่เทียบเท่ากัน ค่าใช้จ่ายจึงมีมากกว่าประมาณสองเท่า

สถาปัตยกรรมแบบ interline ขยายแนวคิดนี้ไปหนึ่งก้าวและคลุมหน้ากากทุกคอลัมน์อื่นๆของ เซ็นเซอร์รับภาพสำหรับการจัดเก็บ ในอุปกรณ์นี้ การเขยิบเพียงหนึ่งพิกเซลเท่านี้นที่ต้องเกิดขึ้น ในการถ่ายโอนจากพื้นที่ภาพไปยังพื้นที่จัดเก็บ ดังนั้นเวลาเปิดชัตเตอร์สามารถน้อยกว่าหนึ่ง microsecond และการปนเปื้อนสามารถถูกกำจัดอย่างสำค้ญอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบไม่ใช่ของฟรี เพราะว่าพื้นที่การถ่ายภาพในขณะนี้ถูกปกคลุมด้วยแถบทึบแสงที่ลด fill factor ไปประมาณร้อยละ 50 และลดประสิทธิภาพควอนตัมที่มีผลกระทบตามปริมาณหนึ่งที่เทียบเท่า การออกแบบที่ทันสมัยได้แก้ปัญหาลักษณะที่เป็นอันตรายนี้โดยการเพิ่ม microlenses บนพื้นผิวของอุปกรณ์เพื่อให้แสงสว่างส่องออกไปจากภูมิภาคทึบแสงและให้ตกลงบนพื้นที่ใช้งาน microlenses สามารถนำ fill factor กลับมาได้ถึงร้อยละ 90 หรือมากกว่า ขึ้นอยู่กับขนาดของ พิกเซลและการออกแบบแสงของระบบโดยรวม

ทางเลือกของสถาปัตยกรรมมาลงเอยที่หนึ่งของยูทิลิตี้ ถ้าแอพลิเคชั่นไม่สามารถทนต่อชัตเตอร์กลที่มีราคาแพง, ล้มเหลวง่าย, และใช้กำลังมาก อุปกรณ์ interline เป็นทางเลือกที่เหมาะสม กล้อง snap-shot ของผู้บริโภคใช้อุปกรณ์ interline ในทางกลับกัน สำหรับการใช้งานที่จำเป็นต้องมีคอลเลกชันของแสงที่ดีที่สุดเท่าที่เป็นไปได้และปัญหาเรื่องเงิน, กำลังและเวลามีความสำคัญน้อยกว่า, อุปกรณ์แบบเต็มเฟรมเป็นทางเลือกที่เหมาะสม นักดาราศาสตร์มักจะชอบอุปกรณ์แบบเต็มเฟรม ตัว frame-transfer เป็นทางเลือกที่อยู่ตรงกลางระหว่างสองทางเลือกนั้น และเป็นทางเลือกร่วมกันก่อนที่ปัญหา fill factor ของอุปกรณ์ interline จะถูกพูดถีง วันนี้ frame-transfer ปกติจะถูกเลือกเมื่อสถาปัตยกรรมแบบ interline ยังไม่มีให้ใช้ได้ เช่นในอุปกรณ์ back-illuminated

CCDs ที่ประกอบด้วยตารางของพิกเซลถูกใช้ในกล้องดิจิทัล, ออฟติคอลสแกนเนอร์, และกล้องวิดีโอ ถูกใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดแสง พวกมันมักจะตอบสนองต่อ 70 เปอร์เซ็นต์ของแสงที่ตกกระทบ (หมายถึงประสิทธิภาพของควอนตัมประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์) ทำให้พวกมันมีประสิทธิภาพ ห่างไกลมากกว่าฟิล์มถ่ายภาพ ที่จับภาพได้เพียงประมาณร้อยละ 2 ของแสงที่ตกกระทบ

ชนิดของ CCD ที่พบมากที่สุดมีความไวต่อแสงใกล้อินฟราเรด ซึ่งจะช่วยในการถ่ายภาพ อินฟราเรด, ในอุปกรณ์ night-vision และการถ่ายภาพ/การบันทึกภาพวิดีโอที่ลักซ์เป็นศูนย์ (หรือใกล้ศูนย์) สำหรับ เครื่องตรวจจับแบบซิลิกอนธรรมดา ความไวจะถูกจำกัดที่ 1.1 ไมโครเมตร ผลกระทบอื่นๆอันหนึ่งของความไวของพวกมันที่มีต่ออินฟราเรดคือ อินฟราเรดจาก การควบคุมระยะไกล มักจะปรากฏบนกล้องดิจิตอลหรือกล้อง camcorder ที่ใช้ CCD ถ้าพวกมันไม่มีตัวกั้นอินฟราเรด

การระบายความร้อนจะลด dark current ของอาร์เรย์, ช่วยปรับปรุงความไวของ CCD ที่มีต่อ ความเข้มแสงที่ต่ำ แม้แต่สำหรับความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตและคลื่นที่มองเห็นได้ หอดูดาว มืออาชีพมักจะหล่อเย็นเครื่องตรวจจับของพวกมันด้วยไนโตรเจนเหลวเพื่อลด dark current, และดังนั้นจึงลดเสียงรบกวนที่เกิดจากอุณหภูมิไปด้วย, ให้อยู่ในระดับที่ตัดทิ้งได้