Физические принципы работы ПЗС-матрицы

ПЗС-структуры - это интегральные полупроводниковые приборы, в основе работы которых лежит принцип создания, передачи и хранения локализованного зарядового пакета в потенциальных ямах, образуемых в полупроводнике под действием внешнего электрического поля. Приборы с зарядовой связью (ПЗС) представляют собой линейки или матрицы близко расположенных друг к другу МОП-конденсаторов. Соответствующие последовательности тактовых импульсов на затворах такой матрицы смещают ее отдельные МОП-конденсаторы в режим глубокого обеднения, так что зарядовые пакеты могут храниться под электродами матрицы и контролируемым образом перемещаться вдоль поверхности кристалла, перетекая из-под одних электродов матрицы к соседним электродам.

С физической точки зрения ПЗС интересны тем, что электрический сигнал в них представлен не током или напряжением, как в большинстве других твердотельных приборах, а зарядом. При соответствующей последовательности тактовых импульсов напряжения на электродах МДП-конденсаторов зарядовые пакеты можно переносить между соседними элементами прибора. Принцип зарядовой связи иллюстрируется на рис. 2.

Вследствие близости электродов зарядовый пакет может быть передвинут под соседний электрод, если потенциал там окажется выше и, следовательно, потенциальная яма глубже. Чередуя разность потенциалов на соседних электродах определенным образом, можно передвинуть сформированный под действием света зарядовый пакет вдоль линейки или вдоль строки в матрице и «снять» его с последнего элемента ряда. Временная последовательность зарядовых пакетов, переданная по элементам строки на ее выход, образует видеосигнал. В случае матричного ФПЗС видеосигналы отдельных рядов, передаваясь последовательно один за другим, образуют видеосигнал кадра изображения.

Рис. 2 Схема действия ФПЗС

Подача потенциалов на электроды переноса синхронизирована таким образом, что перемещение зарядов потенциальных ям всех ПЗС-элементов регистра происходит одновременно. И за один цикл переноса ПЗС-элементы как бы «передают по цепочке» заряды слева направо (или же справа налево).

Дата добавления: 2014-01-04