4.4. Методы получения кремния

Традиционно поликристаллический кремний получают из технического кремния путём перевода его в силаны (моносилан, хлорсиланы, фторсиланы) с последующей ректификационной очисткой силанов и восстановлением силанов до металлического кремния. Для восстановления кремния в основном применяется Сименс-процесс: в протоке реакционной парогазовой смеси силанов и водорода на поверхности нагретых до 900-1100С кремниевых стержней (либо крошек в кипящем слое) происходит восстановление силана и осаждение свободного кремния, За счёт высокой температуры стержней освобождающиеся атомы кремния сразу встраиваются в кристаллическую решётку образуя кристаллы дендритной структуры. Образующиеся в ходе реакции газообразные продукты уносятся протоком непрореагировавшей парогазовой смеси.

4.5. Светочувствительные линейки

Основная сфера применения линейных световоспринимающих устройств  сканеры, панорамная фотоаппаратура, а также спектроанализаторы и другое научно-исследовательское оборудование.

В классической схеме ПЗС-элемента, при которой используются электроды из поликристаллического кремния, светочувствительность ограничена по причине частичного рассеивания света поверхностью электрода.

Светочувствительность матрицы складывается из светочувствительности всех её фотодатчиков (пикселей) и в целом зависит от: интегральной светочувствительности, представляющей собой отношение величины фотоэффекта к световому потоку (в люменах) от источника излучения нормированного спектрального состава; монохроматической светочувствительности  отношения величины фотоэффекта к величине световой энергии излучения (в миллиэлектронвольтах), соответствующей определённой длине волны; набор всех значений монохроматической светочувствительности для выбранной части спектра света составляет спектральную светочувствительность — зависимость светочувствительности от длины волны света.

4.6. Основные параметры пзс-матриц

В последние часто большинство производителей цифровой фототехники вместо «передовой разработки» предпочитают использовать проверенные решения. Причина  внимание на «гениальную простоту» того или иного решения.

Внутренний фотоэффект. Сформированное объективом изображение попадает на ПЗС-матрицу ПЗС-элементов, задача которых — преобразовать энергию фотонов в электрический заряд. примерно следующим образом. Для фотона, упавшего на ПЗС-элемент, есть три варианта развития событий  он либо «срикошетирует» от поверхности, либо будет поглощён в толще полупроводника (материала матрицы), либо «пробьёт насквозь» её «рабочую зону». Очевидно, что от разработчиков требуется создать такой сенсор, в котором потери от «рикошета» и «прострела навылет» были бы минимизированы. Конструкция ПЗС-элемента состоит из кремниевой подложки 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, назначение которой  хранить электроны. Фотон, проникающий в кремний, приводит к генерации электрона, который притягивается потенциальной ямой и остаётся в ней. Затем надо считать значение этого заряда, именуемого также фототоком, и усилить его.

Рис. 4.3. Элемент ПЗС-матрицы

. После усиления фототока происходит считывание фототоков ПЗС-элементов последовательными регистрами сдвига, которые преобразовывают строку зарядов на входе в серию импульсов на выходе. Данная серия представляет собой аналоговый сигнал, который в дальнейшем поступает на усилитель. При помощи регистра можно преобразовать в аналоговый сигнал заряды строки из ПЗС-элементов.

Микролинзы. Поскольку с помощью микролинз удаётся гораздо эффективнее регистрировать падающий на сенсор световой поток, со временем этими устройствами стали снабжать не только системы с буферизацией столбцов, но и полнокадровые матрицы.

Являясь оптическим устройством, микролинзы в той или иной мере искажают регистрируемое изображение чаще всего это выражается в потере чёткости у мельчайших деталей кадра— их края становятся слегка размытыми.

Вопросы к практике:

1. Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств.

2. Определение ПЗС-матрицы

3. Общее устройство и принцип работы.

4. Методы получения кремния

5. Светочувствительные линейки.

6. Основные параметры ПЗС-матриц.