Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Частота изменения этого напряжения должна выбираться с учетом следующих соображений. Очевидно, что хранение заряда в потенциальной яме вследствие ~оков тепловой генерации, природа которых аналогична обратному соку р-л-перехода, сопряжено с потерей этого заряда, Поэтому с понижением частоты изменения напряжений переноса величина псряда, достигающая стока, уменьшается. Следовательно, с точки ~1зення увеличения коэффициента передачи частота изменения напряжения должна увеличиваться. Однако увеличение частоты наталкивается на ограничения, связанные с конечным временем перетекания объемного заряд» из одной потенциальной ямы в другую, Поэтому реальная частота изменения напряжения передачи имеет ограничения как сверху так и снизу н лежит в диапазоне пт десятков килогерц до десятков мегагерц.
Основные параметры ПЗС характеризуются либо эффективно. стью передачи заряда аЕ„, с зде ЬДз — заРЯд, находившийсЯ под 1-м затвоРом; ЬЯз+1 — эаРЯД, находившийся под (1+1)-м затвором, либо коэффициентом потерь К~=1 — Ч. На рпс. 3.15 приведена типовая зависимость К, от частоты изменекия напряжения передачи. Таблнна 31 Сравнительные каракгеристнкн ФПЗС н ЭЛТ Хараатеркетааа ГаПЗС элт Пранеаааае Пороговая чувствн- тельность Разрешенке Высокая Выходная емкост> мень>ле у ФПЗС 600 телевнзноннык (ТВ) лннна в магри. пак, несколько тысяч ТВ лнння прн гнбркякоа сборке Жесткна (точность ->-о,б мкм1 Осуществима Растр Плаваннана Невозможна То же 15...
40 Ча Новое качество Обработка информа- Кни внутрн прибора Произвольная выбор. ка Инсркнонность То >ке То же Пракгнческн отсутствует ОД Потребляемая мощ. ность, Вт Пнтакншн наорал> ння, В Масса, г Объем, Гм' ааолг»щ пк>гть, ч Мела ннчггкля про > ность.
я Взрывоо~и< нщ гь Мнкрофониый аффтю Чувствнт>льног>ь а магннтным полям 200... 10000 Ьо Г> гоо . аоо шоо я Об 1,Г О(Н1 1(о 20(ИЮ Есть Есть Есть 11гг 1мт 1(ет Новое качество То же 90 Современные ПЗС представляют собой схемы с большом степенью интеграции. Первые ПЗС насчитывали всего семь конденсат торов, в современных число злементов превышает миллион.
Стол внушительный рост за сравнительно небольшой срок объясняетс рядом причин. Во-первых, сам принцнп зарядовой связи несыт привлекателен своей простой н нзяшеством: ннформацня в ПЗ передается зарядамн без промежуточных преобразований заряд(~ (тока) а потенциал и обратно, как это происходит, скажем, в цМ почке связанных транзнсторных злементов. Каждое преобразова. ние характеризуется некоторой неопределенностью, следовательно в ПЗС, где число преобразованнй сведено к мнннмуму (на входе и выходе), достижима обработка информации нанболее воспронз» воднмым образом.
Во-вторых, ПЗС обладают исключнтельной функциональной широтой: пожалуй, кроме генерацнн сигналов, они могут выполнять любые действня, связанные в основном с на. копленнем н преобразованием информации. Можно назвать три основные сферы применения ПЗС; преобвание излучения в электрический сигнал — фоточувствитель- ПЗС (ФПЗС); аналоговую обработку информации — линия ржкн, фильтры; запоминающие устройства ПЗС (ЗУ). В-трстьконструктивно-технологические особенности ПЗС таковы. что нх достичь высокой степени интеграции легче, нежели в дру- ВИС. Например, ФПЗС представляют собой регулярный массравннтельно простых по топологии элементов, к которым нет ды изготовлять индивидуальные контакты.
)(аибольшее развитие и практическое применение в настоящее мя получили ФПЗС [4). Онп, по сути, заполнили вакуум в пря- ~ и переносном смысле в такой важной области науки н техники, телевидение. Впервые в телевидение пришли твердотельные ~(нюбразователн излучения в видеосигнал, способные не только вменить вакуумные электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), но и причнгсти с собою новые качества. Жесткий геометрический растр, чо~можность обработки информации непосредственно на кри'твлле, нечувствительность к магнитным полям — далеко не полный перечень специфических свойств ФПЗС. не реализуемых в %(Т. Таблица 3.2 достаточно убедительно демонстрирует достоинства ФПЗС. К настоящему времени во всех развитых странах ФПЗС выпу.
гкаются серийно, а также появился специальный термин «твердотельное телевидением. З4. ФОТОЭЛ ЕКТРИЧ ЕСКИ Е ПРИБОРЫ. ПОНЯТИЕ ОБ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ Фотоэлектрическими называют электронные приборы, преобра~укпцие энергию излучения в электрическую энергию. Такие приборы могут строиться на фотоэффекте как в вакууме или газе, ~ак и в полупроводнике. В настоящее время наибольшее распрогзранение получили фотоэлектрические приборы, принцип дейггвия которых основан на внутреннем фотоэффекте в полупроводнике. Суть его заключается в увеличении концентрации свободных носителей заряда под действием внешнего света, а следовательно, и проводимости полупроводниковых материалов.
Получаемая таким образом проводимость называется фотолроводимостью, Она очетается с собственной проводимостью полупроводникового мам риала. Фотопроводнмость зависит от интенсивности и спектраль. ного состава внешнего светового потока. Внутренний фотоэффект может быть реализован в различных ~ипах полупроводниковых приборов. Рассмотрим основные из них. Фоторезнстор — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности в~ в г) Рис.
3.17. Фотоднод: и — кенггрукквя (г — сгвклякквя лвввв. у — кркггвлл с р-в.переколем, а — крвствлкодержвгель, е — корпус, а — вкутрепкма вывод, б — герметнэвипя корпусвн б — вольт вмперквя авракгеркстиквг в — скемв вквмчеввя для Еомжреебраеоавгельвеге режммв работы; г — екемв вклмее. нвя ал» еогогекерагеркоге *режвме работы Рнс. 3.!6. Условное обозначение (а) и вольт-амперные характеристики (б) фоторе- знстора 92 и спектрального состава внешнего излучения. На рнс.
3.16 пока-( замы условное обозначение и типовые ВАХ фоторезнстора для,' нескольких значений светового потока Ф. При отсутствии внеш-' него светового потока (Ф=О) сопротивление фоторезистора велико и определяется собственной проводимостью полупроводникового материала. Ток, обусловленный собственной проводимо. стью, называется уемновмж 7,, Под действием светового потока сопротивление фоторезистора уменьшается. В атом случае ток называется световым l.. Разность между световым и темновым токами составляет г)уоготок (о. Конструктивно фоторезнсторы выполняют в металлическом или пластмассовом корпусе с прозрачным окном, под которым расположен полупроводниковый материал. В настоящее время применяется два вида маркировки фоторезнстора: старый и новый.
Старый содержит три символа. Первый символ — буквы ФС (фотосопротиелеиие). Второй символ — буква, указывавшая тип саеточувсзактсльного материалаг А — сернистый свинец, К вЂ” сернистый кадчий, Л вЂ” селеинх кадмия. Третий символ — цифра, обгжначамщая тнп конструктивного исполне- иин. В новой маркировке буквы ФС вененеиы иа СФ вЂ” сопротивление фоточуа. мнительное, а тнн светонувствнтесьного материала оболнанаетсн пнфроа, например СФ2-4. Фотоднод по структуре аналогичен обычному полупроводниковому диоду. Отличие состоит в том, что его корпус снабжен дополнительной линзой, создающей внешний световой поток, направ- ~ иный, как правило, перпендикулярно плоскости р-л-перехода (рнс. 3.17, а).
Прибор может работать в режимах фотопреобразонпгеля и фотогенератора (рнс. 3.17,б). В режиме фотопреобразователя в цепь фотодиола включают внешний источник питанпя (рис. 3.!7,в), обеспечнвагощий обратное смещение р-а-перехода. Если переход ие освещен, то создается братный течновой ток. При освещении перехода к темновому г ку добавляется фототок, значение которого ие зависит от приниженного напряжения и пропорционально интенсивности светового потока Ф (см.
рис. 3.17,б). В режиме фотогенератора фотодиод сам является источником фото-ЭДС (рис, 3,!7,г), значение которой пропорционально интенсивностии светового потока. Типовое значение фото-ЭДС Е=У„, кремниевого фотодиода составляет 0,5 ... 0,55 В, а значение тока короткого зассыкання !кс при среднем солнечном освещении равно 20 ...25 мА/счг Маркировка фотодиода содержит буквы ФД (фотодиод) и цифру (порядковый номер разработки, например ФД-З). Фототранзистор имеет структуру, аналогичную структуре биполярного транзистора (рнс.
3.!8,а). Он обладает более высокой чувствительностью, чем фотодиод. Световой поток воздействует перпендикулярно плоскости эмиттерного р-п-перехода, генерируя в базе пары носителей заряда. Неосновные для базы носители заряда прнтягнвауотся коллекторным переходом, увеличивая коллек- Рнс. 3 18. Фототранкнстор; а — структура; а — стена еклюнснна, "е — сенеастае аыкеднык карактсрнстнк торный ток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
