Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Плюмбикон обеспечивает равномерную по полю разрешающую способность, равную 600 линиям, при высоком отношении сигнал,1помеха, достигающем 200:1. Малое значение темпового тока (0,5...3 нА) и его высокая равномерность (1 Ую) обусловливают воспроизведение плюмбнконом уровня черного. Существенным преимуществом плюмбикона перед видиконом является его малая инерционность. Остаточный сигнал спустя кадр 126 ЧАСТЫ1. Принципы построения преобразователей после выключения света не превышает 5 Уо.
Для снижения инерционности при передаче движущихся объектов с низким уровнем освещенности применяется дополнительная подсветка мишени. Спектральные характеристики плюмбикона приведены на рис. 6.7. 14рнвая 1 характеризует спектральную чувствительность трубки с нелигированной мишенью. Спад характеристик в длинно- волновой части видимого спектра затрудняет использование трубки с такой мишенью в «красном» канале многотрубочной камеры цветного телевидения. Легирование окиси свинца серой способствует смещению спектральноИ характеристики в длинноволновую область (кривая к). При этом мишень приобретает чувствительность и к не- воспринимаемому глазом излучению ближней инфракрасной области спектра.
Для подавления излучения с длиной волны свыше 720 нм на противоореольный диск трубки нанесен иптерференционный светофильтр с полосой пропускания в области 400...720 нм. Кривая У соответствует спектральной чувствительности такой трубки. Линейная световая характеристика плюмбикона (см. рис.
6.6) приводит к тому, что при освещенности мишени, превышающеИ рабочую в 2 — 3 раза, потенциальный рельеф возрастает настолько, что ток луча становится недостаточен для полной комл<утации «пересвеченных» участков мишени. При передаче движущихся объектов с повышенной яркостью на экране возникают дефекты изображения в виде тянущегося следа («хвосты кометы»). Для устранения этого дефекта в последних выпусках трубок (ЛИ-457, ЛИ-458) используется так называемый антикометныИ 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 характерныИ излом (см.
рис. 6.6, сплошная линия). Высокие показатели трубок с окисно-свинцовой мишенью в сочетании с минимальной инерционностью и линейностью световой характеристики сделали их наиболее подходящими отечественными приборами для передающих камер ЦТ. 6.4. Твердотельные фотоэлектрические преобразователи изображения Микроминиат<оризация ТВ передающеИ аппаратуры тормозилаг<, использованием в ней в качестве преобразователя свет — сигнал элгктровакуумного прибора, обладающего достаточно большими габгйноами и сложяоИ системоИ управления электронным лучом.
В гплзп < этим и течение многих лет велись широкие поисковые работы и пшй>аилепии безвакуул<ных анализирующих устройств — аналогов ТВ пгредшощпх электронно-лучевых трубок. Развитие твер- ГЛАВА 6. Телевизионные преобразователи свет — сигнал 127 дотельной технологии, технологии тонкопленочных покрытий позволило разработать твердотельные матричные фотоэлектрические преобразователи ФЭП изображения, состоящие из массива фоточувствительных элементов, располо кенных в местах пересечения проводящих шин. В качестве фоточувствительных элементов такой матрицы могут быть использованы фотосопротивления, фотодиоды, фото- транзисторы с коммутацией фоточувствительных элементов в направлении координат Х и У тонкопленочными сдвиговыми регистрами. Фотогенерированные заряды в такой матрице собираются на общую шину, емкость которой пропорциональна числу фоточувствительных элементов.
Эта емкость, являясь одной из составляющих входной емкости предварительного усиления камеры, ограничивает достижимое отношение сигнвл/шум на его выходе [23]. Следовательно, увеличение разрешающей способности такой матрицы приводит к ухудшению отношения сигнвл/шум, т.е. существовала альтернатива; высокая разрешающая способность — малое отношение сигнал/шум и наоборот. Кроме того, изображение, получаемое с таких матриц, страдало наличием фиксированного геометрического шума в виде большого количества вертикальных полос, устранение которого являлось достаточно сложной звдачеИ.
Перечисленные недостатки фоточувствительных матриц с координатной адресацией не позволили создать на их основе ФЭП с числом элементов разложения более чем 25бх25б, а изобретение к этому времени прибора с зарядовой связью (ПЗС) открыло новое направление работ по созданию твердотельных ФЭП с числом элементов разложения, соответствующим стандарту телевизионного вещания, В основе прибора с зарядовоИ связью ПЗС лежат свойства структуры металл-окисел-полупроводник (МОП-структура), способной собирать, накапливать и хранить зарядовые пакеты неосновных носителей в локализованных потенциальных ямах, образующихся у поверхности полупроводника под действием электрического поля.
Зарядовые пакеты возникают под действием светового излучения, а переносятся они путем управляемого перемещения потенциальных ям в требуемом направлении. Таким образом, ПЗС работает как аналоговый сдвиговыИ 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, и предельная чувствительность прибора. Все ячейки матрицы одинаково чувствительны к действию помех от тактовых импульсов.
Поэтому геометрический шум, возникающиИ от этих помех, легко компенсируется. 128 с1АСТЫ!. Принципы построения преобразователей Неосновные носители Основные носители Обедненна область Рис. 6.8. Конденсатор МОП-структуры Обьясним принцип работы прибора с зарядовой связью. Основным элементом ПЗС является конденсатор МОП-структуры, одна из обкладок которого — лееталлический электрод, вторая — полупроводниковая подложка(р- или п-проводимости). Диэлектриком является окисел беспримесного полупроводника, наносимый в виде тонкого слоя на подлоиску.
В изображенном на рис. 6.8 МОП-конденсаторе в качестве полупроводника использован кремний дырочного типа проводимости. Диэлектриком служит слой двуокиси кремния толщиной 0,1 мкм. В полупроводнике дырочного типа проводимости основными носителями заряда являются дырки. При приложении к металлическому электроду положительного 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 (напряжение на затворе У), степени легирования полупроводника, толщины слоя окисла. Таким образом, выбирая значения напряжения затвора, плотность примеси и толщину слоя окисла, можно эффективно управлять глубиной потенциальной ямы. Время жизни потенциальной ямы ограничено паразитным процессом термогенерации неосновных носителей, так как в кремнии при данной температуре всегда генерируются пары электрон — дырка, которые под действием электрического поля разделяются: основные носители «отгоняются» в толщину, а неосновные — накапливаются, заполняя постепенно потенциальную яму. Накопление в потенциальных ямах термогенерированных носителей является паразитным процессом.
Время, необходимое для заполнения потенциальной ямы из-за термогенерации, называется временем релаксации. Следовательно, промежуток вревн нн, существенно меньший по сравнению со временем релаксации. может быть использован для хранения в потенциальных ямах зарядовых пакетов, несущих информацию о значении полезного сигинлн, н МОП-конденсатор может слузкить элементом, запоминаюанл~ информацию, прелставленную зарядом потенциальной ямы. Таины обр;жом, максимальное время хранения зарядовой информации ~кг н,„, а следовательно, и минимальная частота работы цифровых 129 ГЛАВА б.
Телевизионные преобразователи свет-сигнал +у, +Ггг +Сг~ +Вг Рис. 6.9. Перенос зарядовых пакетов путем перемещения потенциалов электродов двух рядом расположенных МОП-конденсаторов и аналоговых устройств на ПЗС определяются процессами накопления паразитного заряда в потенциальной яме. Зарядовый пакет в ПЗС может быть введен электрическим путем или с помощью световой генерации. При световой генерации фотоэлектрические процессы, возникающие в кремнии, приведут к накоплению неосновных носителей в потенциальных ямах. Накопленный заряд пропорционален освещенности и времени накопления. Направленная передача заряда в ПЗС обеспечивается расположением МОП-конденсаторов на столь близком расстоннии друг от друга, что их обедненные области перекрываются и потенциальные ямы соединяются.
При этом подвижный заряд неосновных носителей будет накапливаться в том месте, где глубже потенциальная яма (рис. 6.9). На металлические электроды расположенных рядом двух конденсаторов поданы положительные потенциалы Уг и Уг. В начальный момент потенциал Уг > Уг. В образовавшуюся глубокую потенциальную яму левого конденсатора может быть помещена зарядовая информация (рис. 6.9,а).
Затем потенциал левого электрода уменьшим, а потенциал правого — увеличим. Тогда под правым электродом образуется глубокая потенциальная яма, в которую перетечет зарядовый пакет, помещенный ранее в потенциальную яму левого конденсатора (рис. 6.9,б).
Следовательно, изменяя определенным образом потенциалы на электродах близко расположенных конденсаторов, можно направленно перемешать накопленный зарядовый пакет. Динамику перемещения зарядовых пакетов можно проследить на примере трехфазного сдвигового регистра — устройства, состоящего из цепочки МОП-конденсаторов. Сдвиговым регистром управляют но трехтактной схеме. Каждый электрод прибора подключен к одной из трех тактовых шин с фазами Фы Фг, Фз, как показано на рис. 6.10. Один элемент сдвигового регистра состоит из трех ячеек МОП-конденсаторов. В течение первого такта работы (момент 1г) на электроды фазы Фг подано положительное напряжение Уг. Под этими электродами образуются потенциальные ямы, в которых могут накапливаться и храниться заряды, образованные неосновными носителями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
