| Вход на сайт |
|
 |
| Меню сайта |
|
|
| Поиск по сайту |
|
|
|
| Категории раздела |
|
|
| Статистика |
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
|
| Посещаемость сайта |
|
|
|
Принцип работы приборов с зарядовой связью
Чтобы понять как устроены ПЗС представим себе МОП-конденсатор, то есть электрод, отделённый от кремния слоем диэлектрика. Для определённости будем считать, что полупроводник - p-типа, т. е. концентрация дырок в равновесных условиях много (на несколько порядков) больше, чем электронов. Если на такой электрод (затвор) подать положительный потенциал то электрическое поле, создаваемое затвором, проникая в кремний сквозь диэлектрик, отталкивает подвижные дырки; возникает обеднённая область - некоторый объём кремния, свободный от основных носителей, который является потенциальной ямой для электронов. При параметрах полупроводниковых подложек, типичных для ПЗС, глубина этой области составляет около 5 мкм. Но ведь при температурах, отличных от абсолютного нуля, идут процессы генерации электронно-дырочных пар. Пары разделяются полем в обеднённом слое, и электроны накапливаются у поверхности, они экранируют поле и всё большая часть напряжения, будет падать на диэлектрике, что ведёт к уменьшению обеднённой области. По истечении некоторого времени (время релаксации) наступит равновесное состояние, при котором у поверхности появляется слой электронов толщиной около 1 нм. Потенциальная яма при этом перестаёт существовать, её заполнили электроны, которые следует признать паразитными, ибо они несут информацию лишь о процессах тепловой генерации. Однако в течение отрезка времени, меньшего, чем время релаксации, потенциальную яму можно заполнить электронами, представляющими полезную информацию. Например, в фоточувствительных ПЗС размещаемый в потенциальной яме информационный заряд называют зарядовым пакетом. Заполнение ямы носителями происходит постепенно, а величина зарядового пакета пропорциональна количеству носителей, генерируемых поглощёнными фотонами, и времени, в течение которого на электроде поддерживается обедняющее смещение. Этот процесс, называют накоплением (в случае переноса зарядового пакета из ямы в яму) или хранения (в случае одной ямы). Максимальное время накопления, как и время хранения, определяется конкурентным процессом термогенерации. Пусть теперь рядом с затвором расположен ещё один, и на него тоже подан положительный потенциал, причём больший, чем на первый. Так вот, если только затворы расположены достаточно близко, так что их электрические поля влияют друг на друга. Их потенциальны ямы объединяются, и зарядовый пакет, находящиеся в одной потенциальной яме, перемещается в соседнюю, если её потенциал выше. В этом случае можно говорить о зарядовой связи между МОП-ёмкостями.
Тогда если мы имеем цепочку затворов, то можно, подавая на них соответствующие управляющие напряжения, передавать локализованный зарядовый пакет вдоль структуры. Замечательное свойство ПЗС - свойство самосканирования - состоит в том, что для управления цепочкой затворов любой длины достаточно всего трёх тактовых шин. Действительно, для передачи зарядовых пакетов необходимо и достаточно трёх электродов: одного передающего, одного принимающего и одного изолирующего, разделяющего пары принимающих и передающих друг от друга, причём одноимённые электроды таких троек могут быть соединены друг с другом в единую тактовую шину, требующую лишь одного внешнего вывода. Это и есть простейший трёхфазный регистр сдвига на ПЗС. Видно, что для его нормальной работы в каждый момент времени, по крайней мере на одной тактовой шине должен присутствовать высокий потенциал, и по крайней мере на одной - низкий потенциал (потенциал барьера). При повышении потенциала на одной шине и понижении его на другой (предыдущей) происходит одновременная передача всех зарядовых пакетов под соседние затворы, и за полный цикл (один такт на каждой фазной шине) происходит передача (сдвиг) зарядовых пакетов на один элемент регистра. Для локализации зарядовых пакетов в поперечном направлении формируются так называемые стоп-каналы - узкие полоски с повышенной концентрацией основной легирующей примеси, идущие вдоль канала переноса. Уровень легирования стоп-канальных областей подобран столь высоким, что состояние обеднения в них не достигается при максимальном смещении. По сути дела, стоп-канальные области образуют такие же потенциальные барьеры, что и барьерные области, необходимые для обеспечения асимметрии в канале переноса. Различие в том, что высоту потенциального барьера на границе канала переноса и стоп-канальной области не подбирают, а делают максимальной, чтобы обеднение не наступало во всём диапазоне рабочих напряжений.
|
| Категория: Мои статьи | Добавил: Mikhail (07.07.2012)
|
| Просмотров: 1252
| Рейтинг: 5.0/1 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
|
