Вопрос 3-7

Фоточувствительные приборы с зарядовой связью (ФПЗС).

ФПЗС называется изделие электронной техники, предназначенное для преобразования оптического изображения в электрический сигнал, действие которого основано формировании и эффективном переносе дискретных фотогенерируемых зарядовых пакетов по поверхности или внутри полупроводникового материала.

В зависимости от назначения ФПЗС подразделяют на линейные и матричные. В линейных ФПЗС фоточувствительные элементы расположены в 1 ряду. За один период интегрирования (считывания) линейные ФПЗС преобразовывают в электрический сигнал одну строку (линию оптического изображения).

В матричном ФПЗС элементы организованы в матрицу по строкам и столбцам. За один период интегрирования матричные ФПЗС преобразовывают в электрический сигнал один кадр оптического изображения.

В зависимости от способа сканирования фотогенерируемых зарядов ФПЗС делятся на:

1. Приборы с зарядной связью, в которых зарядовые пакеты передаются выходному устройству в следствии перемещения положения потенциальных ям.

2. Приборы с зарядовой инжекцией, в которых перемещение зарядового пакета происходит внутри фоточувствительного элемента с последующей инжекцией в подложку или в область стока.

Параметры ФПЗС:

1. Интегральные и спектральные чувствительности, темновой ток и напряжение.

2. Напряжение (ток) насыщения (светосигнальная характеристика).

Светосигнальную характеристику определяют как напряжение (ток), соответствующее максимальному сигналу секции накопления, при котором сохраняется обусловленное качество изображения.

3. Динамический диапазон.

4. Время готовности (время запаздывания).

5. область спектральной чувствительности.

6. К геометрическим параметрам относят размеры фоточувствительного поля, размеры фоточувствительных элементов и их число.

7. Для сопряжения ФПЗС с элементами электронных схем используются параметры выходное сопротивление и ёмкость, а также входные ёмкости секции накопления и переноса.

Вопрос 3

Принцип действия ФПЗС.

Одиночная ФПЗС ячейка представляет собой МОП (металл окисел n/n) конденсатор

Когда электрическое поле, создаваемое источником, проникает в кремний (полупроводниковый материал) сквозь диэлектрик, электроны образовавшиеся в результате фотогенерации будут накапливаться на границе окисел-кремний и как бы сваливаться в потенциальную яму.

В потенциальную яму попадают электроны, высвобожденные в результате теплового движения, либо в результате фотогенерации, т.е. под действием света.

Г лубина потенциальной ямы зависит от уровня приложенного напряжения, а её заряд от количества электронов. Чем выше освещённость рабочей поверхности (затвора), тем больше количество не основных зарядов попадает в яму. Заряд приблизительно равен освещённости затвора..

Если на второй элемент тоже подан положительный заряд причем , если элементы расположены близко, то их потенциальные ямы объединяться и электроны, находящиеся в одной из них, перенесутся в соседнюю, если её потенциал выше (она глубже).

Если мы имеем цепочку элементов, то можно подавая на них соответствующие управляющие напряжения передавать локализованный зарядовый пакет вдоль такой структуры.

Свойство ФПЗС самосканирования состоит в том, что для управления цепочкой элементов любой длины достаточно всего трёх таковых шин: передающий электрод, принимающий и изолирующий (разделяет пары принимающего и передающего электрода).