Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002) (1143030), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Это обеспечивает малую инерционность фотоэффекта, высокое темновое сопротивление н близкую к линейной световую характеристику. ' Плюн бикон — название трубки с фотодиодноа мишенью из окиси свинца(фир вы "Филлипс, Нидерланды). Название аналогичной трубки, выпускаеноа в России,— тлетикон. 12З 7 т е х Рис. 6.12. Плюмбнкон: а — устаеас ав ншенн;а — ыанаанентнвн стена нныенн Мишень ил юм бикона состоит из трех слоев и схематически изображена на рис.6.12,а. Тонкая прозрачная сигнальная пластина 3 нанесена на стеклянную планшайбу 2с внутренней стороны баллона трубки и служит для вывода сигнала.
На сигнальную пластину как на подложку нанесен также тонкий прозрачный слой полупроводника 4 с проводимостью типа и. Далее идет слой 5, обладающий собственной проводимостью (типа у) и образующий основную толщину мишени. Затем на поверхности мишени с помощью специальной обработки создается слой б с проводимостью типа р. Слой б с проводимостью р так же, как слой 4 с проводимостью л, получают легированием основного слоя 5. Слой б должен обладать более высокой, чем слой 5, проводимостью и быть достаточно тонким для предотвращения растекания зарядов между участками мишени с различными потенциалами.
Сигнальная пластина и слой с проводимостью типа я прозрачны для прохождения световых лучей. Слой )выполнен из химически чистой окиси свинца с упорядоченной кристаллической структурой. Кристаллы имеют пластинчатую форму с размерами примерно 0,1х3,0х005 мкм и ориентированы параллельно направлению световых лучей. Такая структура мишени позволяет существенно снизить концентрацию ловушек, чем увеличивает скорость дрейфа и уменьшает вероятность рекомбинации носителей тока124).
Благодаря этому, а также высокой напряженности поля в слое 1' все носители тока проходят сквозь него не рекомбинируя. Следовательно, структура слоя ! такова, что позволяет значительно увеличить толщину мишени, не вызывая увеличения фотоэлектрической составляющей инерционности. Увеличение толщины мишени приводит, во-первых, к уменьшению емкости, а значит, и к уменьшению коммутационной составляющей инерционности, во-вторых, к более полному поглощению падающего на мишень света, что повышает чувствительность мишени. Эквивалентная схема элементарного участка мишени плюмбикона представлена на рис.6.12,б.
Она отличается от схемы на рис.6.8,б включением фотодиода )7-1-и типа. Из-за большой ширины запрещенной зоны слоя! скорость тепловой генерации носителей тока мала, что существенно уменьшает темновой ток, а следовательно, увеличивает 124 темповое сопротивление мишени Ям.
В момент коммутации р-1-и переход смещается в обратном направлении, что дополнительно увеличивает )ев . Повышенное диффузное рассеяние света вызывает образование ореолов и бликов вокруг ярких деталей изображения. Для устранения этого явления трубки с фотодиодной мишенью из окиси свинца снабжены противоореольным стеклянным диском ! (рис.6.12,а) толщиной около 6 мм, закрепленным на входном окне 2 с помощью оптической склейки.
Световая характеристика плюмбикона линейна (рис.6.13) в широком диапазоне освещенности (штриховая линия). Показатель нелинейности у (гамма) для этой трубки лежит в пределах 0,95~0,05, Малый разброс этого пара метра указывает на высокую его воспроизводимость, что является большим достоинством фотодиодной мишени при работе в многотрубочных камерах цветного телевидения (ЦТ).
Плюмбикон обеспечивает высококачественное изображение при рабочей освещенности мишени 5...8 лк, и таким образом, несколько уступает по этому параметру видикону. Плюмбикон обеспечивает равномерную по полю разрешающую способность, равную 600 линиям, при высоком отношении сигнал/помеха, достигающем 200:1. Малое значение темнового тока (0,5...3 нА) и его высокая равномерность (1%) обусловливают воспроизведение плюмбикоиом уровня черного. Существенным преимуществом плюмбикона перед видиконом является его малая инерционность. Остаточный сигнал спустя кадр после выключения света не превышает 571у.
Для снижения инерционности прн передаче движущихся объектов с низким уровнем освещенности применяется дополнительная подсветка мишени. Спектральные характеристики плюмбикона приведены на рис. 6.14. Кривая 1 характеризует спектральную чувствительность трубки О!л),Я ГОО сс,лл 7О 7О ГО 7ОО Е,хх ООО ООО ООО 7ау ООО л, ни Рис. 6.14. Спектральная характеристи- ка чувствительности ил юнбикона Рис. 6.1З. Световая характеристика плюмбикона с дополнительным считыванием пересвечениых мест нзобрахсе- ния с нелигнрованной мишенью.
Спад характеристик в длинноволновой части видимого спектра затрудняет использование трубки с такой мишенью в "красном" канале многотрубочной камеры цветного телевидения. Легирование окиси свинца серой способствует смещению спектральной характеристики в длинноволновую область(кривая 2). При этом мишень приобретает чувствительность и к невоспрннимаемому глазом излучению ближней инфракрасной области спектра. Для подавления излучения с длиной волны свыше 720 нс на притнвоореольный диск трубки нанесен интерференционный светофильтр с полосой пропускания в области 400...720 нм. Кривая 3 соответствует спектральной чувствительности такой трубки.
Линейная световая характеристика плюмбикона (см.рнс.6.13) приводит к тому, что при освещенности мишени, превышающей рабочую в 2...3 раза, потенциальный рельеф возрастает настолько, что ток луча становится недостаточен для полной коммутации "пересвеченных" участков мишени. При передаче движущихся объектов с повышенной яркостью на экране возникают дефекты изображения в виде тянущегося следа (" хвосты кометы") Для устранення этого дефекта в последних выпусках трубок (ЛИ-457, ЛИ-458) используется так называемый антнкометный прожектор, с помощью которого "пересвеченные" участки мишени дополнительно считываются лучом с увеличенным током (100...150 мкА) во время обратного хода по строке, что обеспечивает полную коммутацию участков мишени с освещенностью, более чем в 30 раз превышающей номинальную.
В результате такого дополнительного считывания световая характеристика плюмбикона получает характерный излом (см.рис.6.13, сплошная лнння). Высокие показатели трубок с окнсно-свинцовой мишенью в сочетании с минимальной инерционностью н линейностью световой характеристики сделали нх наиболее подходящими отечественными приборами для передающих камер ЦТ. 6.8. тВеРдОтельные ФОтозлектРические ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Микромнннатюрнзация ТВ передающей аппаратуры тормозится использованием в ней в качестве преобразователя свет — сигнал электровакуумного прибора, обладающего достаточно большими габаритами и сложной системой управления электронным лучом.
В связи с этим в течение многих лет велись широкие поисковые работы в направлении безвакуумных аналнзнрующнх устройств — аналогов ТВ передающих электронно-лучевых трубок. Развитие твердотельнбй технологии, технологнн тонкопленочных покрытнй позволило разработать твердотельные матричные фотоэлектрические преобразователи ФЭП изображения, в которых в качестве элементов матрицы использовались фоторезнсторы, фотодиоды, фототранзнсторы [22,231 Изобретенные в 1969 г. приборы с зарядовой связью позволили создать твердотельные ФЭП с числом элементов разложения, соответствующим стандарту ТВ вещания. 126 Рис. Б !Б Коихеисатор МОП- структуры нихноЬие ИОйИМЮИ теюайь» лмьФРеюи В основе прибора с зарядовой связью ПЗС лежат свойства струи- туры металл - окисел - полупроводник (МОП-структура), способной собирать, накапливать и хранить зарядовые пакеты иеосновиых носителей в локализованных потенциальных ямах, образующихся у поверхности полупроводника поддействием электрического поля.
Зарядовые пакеты возннкают под действием светового излучения, а переносятся они путем управляемого перемещения потенциальных ям в требуемом направлении. Таким образом, ПЗС работает как аналоговый сдвиговый регистр, обладающий способностью собирать, накапливать и хранить зарядовую информацию. Основным достоинством ПЗС является принцип последовательного переноса зарядовой информации от отдельных элементов матрицы к единственному выходному устройству, преобразующему зарядовые пакеты в сигнал изображения. Входная емкость такого устройства может не превышать 0,1 пФ. В результате улучшается отношение сигнал/шум на выходе предварительного усилителя, а следовательно, н предельная чувствительность прибора. Все ячейкн матрицы одннаково чувствительны к действию помех от тактовых импульсов. Поэтому геометрический шум„возникающий от этих помех, легко компенсируется.
Объясним принцип работы прибора с зарядовой связью. Основным элементом ПЗС является конденсатор МОП-структуры, одной нз обкладок которого служит металлический электрод, а второй — полупроводниковая подложка (р- нлн и -проводимостн). Диэлектриком является окисел беспрнмесного полупроводника, наносимый в виде тонкого слоя на подложку.
В изображенном на рнс.6.15 МОП-конденсаторе в качестве полупроводннка использован кремний дырочного типа проводимости. Диэлектриком служит слой двуокиси кремния толщиной 0,1 мкм. В полупроводнике дырочного типа проводимости основными носителями заряда являются дыркн. Прн приложении к металлическому электроду положнтельного потенциала основные носители (дырки) в слое кремния, прилегающем к границе с окислом, будут отталкиваться от электрода и, покинув поверхностный слой, отойдут в толщину полупроводника. Под электродами образуется область, обедненная основными носителями, — потенциальная яма, глубина которой зависит от приложенного напряжения (напряженке на затворе (7), степени легнровання полупроводника, толщины слоя Рис. 6.17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
