Napolnjena naprava (CCD) omogoča transport električno nabitih analognih signalov skozi različne kondenzatorje, ki so postavljeni v seriji. To napravo nadzira taktni signal, ki niha med visokim in nizkim stanjem. Celoten sistem deluje kot premični register, ki ima svoje vhode in izhode povezane skupaj v serijo, kar omogoča uporabo napolnjene sklopljene naprave kot načina zakasnitve analognih signalov. Najpogostejša uporaba teh naprav je za fotoelektrične svetlobne senzorje, ki so povezani z vzporednimi analognimi signali. Ta tehnologija je osnova delovanja digitalnih fotoaparatov, video snemalnikov in slikovnih telefonov.
Leta 1961 je Eugene F. Lally, raziskovalec v Laboratoriju za reaktivni pogon v Pasadeni v Kaliforniji, napisal članek z naslovom Mosaic Guidance for Interplanetary Travel. Raziskoval je zamisel o uporabi serije optičnih detektorjev, ki so izvajali digitalno obdelavo za ustvarjanje fotografije. Leta 1969 sta znanstvenika Willard Boyle in George E. Smith, ki delata pri AT&T Bell Labs v Murray Hillu v New Jerseyju, razvila napolnjeno povezano napravo za uporabo kot pomnilniško tehnologijo. Z uporabo te tehnologije so druga podjetja kmalu razvila načine za zajemanje fotoelektričnega učinka in izdelavo elektronskih slik.
Način, kako napolnjena sklopljena naprava deluje pri zajemanju slik, je z fokusiranjem slike, ki se projicira iz leče na niz fotoaktivnih kondenzatorjev. Posledica tega je, da vsak kondenzator nabira električni naboj, ki je sorazmeren z intenzivnostjo svetlobe slike. To zajame dvodimenzionalno sliko, ki se prenese v ojačevalnik naboja, ki jo nato prekrije v napetost. Ta slika se nato digitalno shrani v pomnilniški modul in do nje lahko dostopate pozneje.
Osnovna napolnjena naprava je učinkovita pri zajemanju svetilnosti, vendar ima težave pri upodabljanju barv. Za rešitev tega problema sodobni digitalni fotoaparati uporabljajo napravo, imenovano Bayer maska nad CCD. Povezuje štiri slikovne pike v bloke in filtrira različne ravni svetilnosti kot različne barve. Te slikovne pike so obarvane, pri čemer je ena rdeča, ena modra in dve zeleni, ker človeško oko lažje prepozna zeleno kot druge barve.
Druga tehnologija, ki je bila razvita v začetku 21. stoletja, vključuje čipe z visoko ločljivostjo napolnjene sklopljene naprave, ki lahko uporabljajo več barve svetilnosti pri različnih velikostih zaslonke. To doseže z implementacijo naprave, imenovane dikroična prizma, ki vsako barvo razdeli na njene izvorne komponente. Dikroične prizme so bile uporabljene v nekaterih digitalnih fotoaparatih in video kamerah.