Тема III Приборы с зарядовой связью.
3.1. Принцип действия приборов с зарядовой связью.
3.1.1 Устройство активной зоны ПЗС. Носитель информации в ПЗС.
3.1.2. Ввод и вывод информации в ПЗС.
3.1.3. Оптический способ ввода информации в ПЗС.
3.1.4. Перемещение носителя информации в активной зоне ПЗС.
3.1.5. Характерные временные интервалы в ПЗС.
3.2. ПЗС в системах обработки информации.
3.2.1. Линии задержки на ПЗС. Необходимость регенерации сигнала.
3.2.2. Устройства записи информации на ПЗС.
3.2.3. Конвольвер на ПЗС.
3.3. Преобразователь оптического сигнала на ПЗС.
3.3.1. Формирование ТВ - строки на ПЗС. Характерные временные интервалы в ТВ сигнале. Особенности цифровой обработки ТВ сигнала. Цифровая фотография.
3.3.2. Обработка двумерного изображения ТВ - преобразователем на ПЗС.
3.3.3. Оценка чувствительности ТВ - преобразователя на ПЗС.
3.3.4. Способы использования ТВ - преобразователей на ПЗС при передаче цветных изображении.
Что такое ПЗС?
ПЗС – прибор с зарядовой связью.
По-английски- Charge Coupled Device CCD.
В приборах передача информации происходит за счет переноса заряда. Носителем информации служит сгусток заряда в отличие от традиционной интегральной электроники, где носитель информации ток или разность потенциалов.
ПЗС изобрели в Bell Labs в 1970 г.
Журнал «Микроэлектроника» 1972, №1, стр. 46, А.Д. Pжанов , «Новый функциональный полупроводниковый прибор с переносом заряда».
ПЗС представляют собой пример устройства функциональной электроники (УФН).
В начале ПЗС использовали как устройства памяти и обработки информации. В настоящее время - это в основном ТВ преобразователи «свет – электрический сигнал». Такой преобразователь используется в видеокамерах и так называемых цифровых фотоаппаратах (digital camera – “photosmart”).
3.1. Принцип действия приборов с зарядовой связью.
3.1.1. Устройство активной зоны пзс.
Носитель информации в ПЗС.
Структура ПЗС представляет собой развернутый многозатворный МДП-транзистор.
|
|
|
|
0 > V1 ~ V2 > V3
V3 более отрицателен, чем V1 и V2
-
п
отенциальная
яма, заполненная сгустком дырок –
положительным объемным зарядом.
Переключение потенциалов на электродах приводит к движению потенциальной ямы. Вместе с ямой движется и заряд. Так осуществляется перенос информации.
Носителем информации в ПЗС является сгусток заряда.
В линиях задержки запись в виде :
«1» - есть сгусток заряда, «0» - нет сгустка заряда.
3.1.2. Ввод и вывод информации в пзс.
Ввод :
|
|
|
|
Если V0 > 0 p-n переход открыт – течет ток и происходит инжекция дырок из области p+ под электрод №1. Таким образом, под электродом накапливается сгусток заряда, происходит запись логической единицы – «1».
Если V0 = 0. Инжекции нет, сгустка заряда нет – происходит запись «0».
Вывод информации:
|
|
|
|
Vk < 0 p-n переход закрыт.
Появление сгустка заряда над Vn приводит к притяжению (в этом случае дрейф не диффузия !) дырок под Vk.
Через Vk проходит импульс тока. Происходит считывание «1».