單片式又稱整體式，它沿用可見光CCD的概念和結構，即整個IR-CCD做在一塊芯片上。JRC4558它具體又可分為兩種情況：一種是CCD本身就對紅外敏感，融探測、轉移功能于一體；另一種是把紅外敏感元同轉移機構做在同一基底上。基底是一塊窄禁帶本征半導體或摻雜的非本征半導體材料。單片式IR-CCD幾乎都是采用MIS（即金屬一絕緣物一半導體）器件工藝，它又主要分為以下三種類型。

   (1)本征單片式IR-CCD

   本征單片式IR-CCD是將紅外光敏部分與轉移部分同時制作在一塊窄禁帶寬度的本征半導體上。本征單片式IR-CCD原理和結構上類似于可見光Si-CCD，但是它必須工作在低溫下，比雜質硅的溫度高。受重視的材料有HgCdTe，主要是這類征材料具有較大的吸收系數。這類器件工作模式與可見光Si-CCD也相同，即采用反型的表面深勢阱收集信號電荷。其優點是量子效率較高；缺點是轉移效率低（胛= 0.9），響應均勻性差，且由于窄禁帶材料的隧道效應限制了外加電壓的幅度，則表面勢不大，因此存儲容量較小。

   (2)非本征單片式IR-CCD

   它利用非本征材料作光敏部分，然后轉移送給同一芯片上的CCD。這類器件所用的材料主要有非本征硅和非本征鍺。如在硅中摻磷、鎵、銦等，用離子注入法在所需的光敏區摻入雜質并工作在合適的溫度下，使雜質處于未電離狀態。當受到紅外輻射作用時，雜質將電離，光生載流子被送入有排泄或抗彌散的二極管存儲區。如果采用背景減除電路，就能夠取出疊加在固定背景上的小信號，達到探測目的。