В основе работы ПЗС лежит явление внутреннего фотоэффекта

Воздействие света приводит к появлению электронно-ды­рочных пар и накоплению неосновных носителей (электронов) в потенциальной яме. Накопленный заряд пропорционален освещенности и времени накопления.

Фотогенерацию вызывают только фотоны с энергией, превышающей ширину запрещённой зоны - около 1,2 эВ (что соответствует длине волны чуть больше 1,05 мкм). При уменьшении длины волны коэффициент поглощения постепенно растёт: при l = 1 мкм свет затухает в е раз на 100 мкм, при l = 0,7 мкм (красный цвет) - на 5 мкм, а при l = 0,5 мкм (зелено-голубой) - на 1 мкм.

Глубина обеднённого слоя (глубина, на которую распространяется электрическое поле затвора вглубь полупроводника) - около 5 мкм. Для света, который целиком поглощается внутри этого слоя (при длине волны менее примерно 0,6 мкм), внутренний квантовый выход почти 100%, так как происходит мгновенное разделение электронно-дырочных пар электрическим полем.

Электростатическое поле в области вытесняет дырку вглубь кремния. Электроны накапливаются в потенциальной яме под электродом, к которому подведен положительный потенциал. Здесь они могут храниться достаточно длительное время, поскольку дырок в обедненной области нет и электроны не рекомбинируют. Носители, сгенерированные за пределами обедненной области рекомбинируют прежде, чем попадут под действие поля обедненной области.

Заряд, накопленный под одним электродом, в любой момент может быть перенесен под соседний электрод, если потенциал соседнего электрода увеличить, а потенциал первого электрода уменьшить.

Cвойство самосканирования ПЗС – для управления цепочкой затворов любой длины достаточно всего трёх тактовых шин.

Для передачи зарядовых пакетов требуются лишь три электрода: передающий, принимающий и изолирующий. 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.

Дата добавления: 2014-12-25