Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 29
Текст из файла (страница 29)
4.23, д, потевцвалы электродов юмешпотся с цнклвческой последовательностью. Зарядовый пахот (ва рве. 4.23 поюзав штрвховкой), который за время накопления формируется под электродом Эт з после подавя ва СОседвнй электрод Эз положвтель" ного потевцвала (рис. 4.23, б, а) перемещается под электрод Эз. Бслв потенциал электрода Э, уменьшается до исходного (блвзкого нулевому) звачевяя, то зарядовый пакет полностью перемествтся под электрод Эз (рнс. 4.23, г).
Такам же образом зарядовый пакет может быть смещен под электрод Эз в т. д. Цвклвчвость изменения потевцналов электродов обеспечввает щюцесс перемещеикк зарядовых пакетов в направления, укаэанном на рве. 4.23, а стрелкой. В этом случае предполагается, что во время переноса зарядовых пакетов вдоль структуры Освещенве (накопление заряда) прекращается.
Рассмотренная структура может быль использована для формвровавня свгнвла язображеввя одюй строки. Элементу взображевня соответствует ячейка ю трех МОП-конденсаторов. Соседние пакеты зарядов, сформнроваввые в процессе накопления (например, импульсной проекцией изображения), взолврованы друг от друга потенцвальвымв барьерами электродов, нвходящвхся под вюким напряженнем. Канал переноса зарядов ограннчюается областямв стоп-диффузии.
Быстродевствве ПЗС-структур лвмвтвруется временем переноса заряда вз одной накопительной ачейвн в другую, которое достягает единиц наносекунд. Поэтому ьшксвмальные тактовые частоты длв ПЗС-структур составляют десягкв ндв сопш мегагерц. Такам образом, указанные днапазовы работы ПЗС-структур обеспечивают успешное нх првмененне в ТВС с параметрамн вещательного стандарта.
В отлнчне от вдеалвзврованных механизмов передачи зарядовых пакетов вдоль структуры в реальных условнях заряд пакета по мере передачи его вдоль структуры взменжтся. Одна вз основных прнчвн этого явления состоит в захвате носителей заряда поверхноствымн энергетическими уровнями. Для колнчественнов оцевзш потерь прв переносе зарядовых пакетов используют показатель эффективности передачи заряда — незя)й)гктвивносто веревеса )з,=(Д >-Д +)/Д о где Д' — полезный заряд (общий заряд за вычетом заряда логического нуля) в (-й в (1+ 1)-й ячейках структурьь Для ПЗС.структур .Ц 10 е...10 з.
Одним нх эффектяввых способов уменьшення потерь в процессе переноса заряда является создание структур с обагмнызе каналом. В таких устройствах на граввце полущюводявк — оксвд создается эпвтаиивльный влв вопло-легированный прнповерхностпый слой кремния, твп проводимости которого протввоположев типу 1ЗЗ и, проводвмоств подложки. Это прваодп к тому, что максимум г потенцвапа в потевцвальвой яме находится ие ва поверхло— ств полупроводника, а ва неко"~ .З торой глубвю (см.
рис. 4.21, а). В результате носители заряда о >ггг г) <кг дввжугся ве вблюи поверхно- сти, а на некоторой глубине, что Ра. Вла Д у 4аааа агру ура: ЛРвводвт сУщестаемомУ ~ г, г — ВВВ роаа жешпо потерь ва захват носите- лей. (На рве. 4.21, е показана звергетвческм диаграмма прв подаче напряженая смещешш.) Направленвый перенос зарядовых пакетов можно создать ве только в трехфазвой ПЗС-цепочке, во в в двухфазвой.
Длк этого необходимо обеспечить условия формвроваввя асвмметрвчвой в взпраалеввв продвижения зарядовых пакетов потевцвальвой ямы. Существует несколько способов формирования асвмметрвчвых потелциальлых ям, один вз ввх поясвжтся конструщией, првведеввой ва рис. 4.24 (191. Толщвва дизлектрвка между полупроводником в электродом веодввакова в ваправлевил перемещенвл зарядовых пакетов.
Это Приводит к разлвчвю поверхлоствых потевцлалов под толсплул в товквм слоамв диэлектрика, Это видно вз диаграммы распределевия поверхностного потевцвала для Уг ) Уд, где вакопленвый заряд ковцевтрвруется под правой частью злак!- рода 1 (сплошлая линна показывает примерную картину распределевм поверхностного потенциала перед вакоплеввем). После перекшочения нзлряжеввя ва электродах УВ>У, (штрвховаа лвввя) вакопленвый заряд смещается ла оден шаг вправо. Переключая периодически потенциалы У, в Уа, можпо обеспечить ваправленвое перемещевве зарядовых пакетов.
1 а е ЛРинципы постРОенил линейных и НАтРичных ЛРеОБРАЗОБАтелей изоБРАжений В васпмщее время ювество значвтельвое число схем построенм лввейлых в матричных преобразователей взображевий ва базе ПЗС. Рассмотрвм некоторые ю взвестшлх схем. Как было показало, в преобразователе долины быль реалвзовавы процессы позлемевтвого вакопленм зарядовых пакетов под действвем юлучевм в считывания вх со скоростью, прввятой в рассматрввжмой ТВС. В приборах попользуется времеввое влв пространственное разделевие процессов накоплевия в счвтываввя. Структура линейного преобразователя с разделеввем во времеви показава на рве.
4.25, а. Накоплеме в передача зарядовых пакетов к выходу в таком йреобразователе осуществляются одппив в теми же элементами ПЗС.структуры. На заштрихованных злемев- !34 тах происходят вакоплевве. Затем вакоплевве прерывается Вг с помощью механического илв электрвческого затвора в происходят проталкввание зарядо- а) вых пакетов к выходу устрой- ВВамлулямей поте!Пша- ППППППППП лов Уа, Уа, Уа (стрелкаьа ука- г завы направления перемеще- 3 ввя заркцовых пакетов). Стру- г) к!ура работает как трехфаэвый 3 регвстр сдввга. После считывания свгвала строки возобновляется процесс вакоплеввя.
Если время накопления существевво превышжт вреьи счвты- Ю) вавил, возможен режим работы такого преобразователя с постояввой засветкои (без эа- Ра„„л гу да„еше ВРВВБРВВВЫВВВВ (В) твора). а РВВВВВВВВВ егачааааааа Вго ВВРУВВТРВ Для реалюацви лакоплеввя (ц В): В тЕЧЕВВЕ ВСЕГО ПЕРИОДа СтРОКВ г — ВВВРВ Ва ВВВВ а г — Ва Р ВЧВВВВа, прв сохралеввв высокого качества взображеввв всполиуют простравствецвое разделевве вакоплевия и считывания.
Пример оргалиищвв структуры лилейного преобразователя такого типа приведен ва рве. 4.25, б. Секции вакоплеввя 1 (светочувствительные злемевты) в счвтыванм 3 разделены затвором перевоса 2. После зажршеввя вакоплевия заряды, сфорывроваввые в светочувстввтельвых элементах параллельво, переносятся в весветочувстввтельвую секцию считывания (регвстр сдевга), для чего открывается затвор переноса.
Далее, после закрытия затвора параллельво провсходп процессы вакоплевм в считывания. По завершешщ счвтьшавм процессы повторяются. Регистр считывания подобен рассмотренному ва рве. 4.25, а. В совреманвых ПЗС используются и другие способы управлеввя процессамв перевеса зарядов. Для повышения разрешающей способвоств преобразователя мело светочувствительвнх элементов мо!кет быль увелвчецо вдвое прв тов же длине лвнейкв бвлввеввым счвтываввем (рве. 4.25, а).
В этом случае прибор представлжт собой две структурм, вставлеввые одна в другую. Суьвгвруя сипилы с выхода регистров в определенной фазе, можно получить последовательность строчвых сшввлов юображевм. Извествы разлвчиые способы вывода сигнала юображеввя ю выходного сдввгового регистра [3, 19). Хорошие результаты получены прв вспользоваввв плавающего затвора, расположелвого вад каналом перевоса, прв этом счвтывавве заряда осуществлжтся элекгростатвческв, т.
е. зарядовый пакет при этом 133 рве. 4Ж Мвтрвтвые врвобрезоввтезв е воз»яровым (а) и ззеветроввывз (о) вороватом зврввов: Г-ввози вв от»воза, т — зв ор вврзвовэ, Г, З вЂ” зе взв зрввев, в-в«ветр не разрушается, по приводят к возможноств его неоднократной регвстрацвв (зарядовый пакет пропускается над плавающнмн затворамв нескольких усвлвтелсй) в суммнроваввю выходных снт'- валов (с учетом нх фазовых соотношений).
Прн этом доствгаются малая входшш емкость квждого канала регнстрацнн н достаточно высокое отношение снгнал/шум. Рассмотренные способы построения линейных ФЭП могут быль использованы для образования матричных структур. Лвневные ФЭП, приведенные на рмс. 425, могут быть скомцововавы в магри ду. Нанболыпее распространение получили ПЗС-преобразователя с покадровым переносом (рнс. 4.26, и).
После зааершеши периода вакоплепня в течение короткого времени (обратный ход по кадру) заряд переносятся в секцню хранения 3; режнм вакоплепня возобновляется, а в это время в соответствии с прввлтымв параметрами разложенвя происходит счвтыаанне информации через регистр оп~- тывання 4. Аналогвчно щюнсходвт накопление в счнтыванне в прмборах с межстрочным переносом (рнс. 4.26, 6). В этом случае столбцы, в которых происходит накоплевве, располагаются параллельно н рядом со столбцами хранения зарядовых пакетов.
Счнтывзпне провсходвт через регистр счвтьшанвя 4, а переносом вз столбцов накопления в столбцы храненвм управляют затворы переноса?. Работа лвнейнык в матричньп ПЗС<труктур связана с достаточно сложнымв алгорнтмамн управления процессами накопления хравевня зарядовых пакетов в мх считывания. Управлшощне вьтпульсы для ПЗС образуются, как правмло, в два этапа: цнфровой схемой формируются вмпульсы с требуемой длвтельностъю и временным положенвем, амплитуда которых определяется уровнямн логического нуля в единицы используемого типа логнческнх микросхем, далее в отдельном устройстве этн вмпульсы фоРмиРуют требуемую амшштудную диаграмму уровней.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
