16. Приборы с зарядовой связью (пзс). Устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.

ПЗС – интегральный полупроводниковый прибор, в основе работы к-рого лежит принцип хранения локализованного заряда в потенциальных ямах (ПЯ), образуемых в полупроводниковом кристалле под действием внеш. поля, и передачи этого заряда из одной ПЯ в другую при изменении напряжения на внеш. электродах (т. н. принцип зарядовой связи).

Принцип действия: Информац. заряд вводится в ПЗС посредством облучения ПП световым потоком либо управляемой инжекции носителей. Этот заряд сохраняется только при наличии смещения на электродах ПЗС и в течение ограниченного времени.

Материалом для изготовления ПЗС служит Si. В зависимости от используемого ПП материала или легирующей примеси спектральный диапазон чувствительности ПЗС составляет 50—14000 нм.

Устройство: в общем виде конструкция ПЗС-элемента выглядит так: кремниевая подложка p - типа оснащается каналами из полупроводника n -типа. Над каналами создаются электроды из поликристаллического кремния с изолирующей прослойкой из оксида кремния. После подачи на такой электрод электрического потенциала, в обеднённой зоне под каналом n -типа создаётся потенциальная яма (ПЯ), назначение которой — хранить электроны. Фотон, проникающий в кремний, приводит к генерации электрона, который притягивается потенциальной ямой и остаётся в ней. Большее количество фотонов (яркий свет) обеспечивает больший заряд ямы. Затем надо считать значение этого заряда, именуемого также фототоком, и усилить его.

Элемент ПЗС-матрицы

Для внешнего управления процессами пререноса заряда ПЗС оснащаются системой электродов управления.

Алгоритм работы ПЗС след.:1)на эл-д 3-й фазы подается напряж. (создается ПЯ);

2)напряж. на эл-де 2-й ф. снижается («глубина» ПЯ уменьшается) -> заряд перетекает под электрод 3-й ф.3)процесс повторятся между электродами 2-й и 3-й ф.

17. ПЗС-матрицы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.

Для фото и видео приемников нужны матрицы ПЗС, содержащие множество строк. Существует ряд конструкций таких матриц и способов их «опроса».

1 . М пзс с буферизацией кадра

Полнокадровая матрица

«Вертикальные» последовательные регистры сдвига, составляющие параллельный, называются столбцами ПЗС-матрицы, а их работа полностью синхронизирована. Двумерный массив фототоков ПЗС-матрицы одновременно смещается вниз на одну строку, причём происходит это только после того, как заряды предыдущей строки из расположенного «в самом низу» последовательного регистра сдвига ушли на усилитель. До освобождения последовательного регистра параллельный вынужден простаивать. Данный тип сенсора является наиболее простым с конструктивной точки зрения и именуется полнокадровой ПЗС-матрицей.

Существует усовершенствованный вариант полнокадровой матрицы, в котором заряды параллельного регистра не поступают построчно на вход последовательного, а «складируются» в буферном параллельном регистре. Поверхность буферного регистра покрыта непрозрачной (чаще металлической) панелью, а вся система получила название матрицы с буферизацией кадра.