Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Откло- 1с, мнд 10 1 г Ю 0,1 0,00 ДР 010 00 Е, лл Рвс. 3.5.4. Хврввтврвствкв вресбрвваввввв влюмбвксвов пение и фокусировка коммутирующего пучка в этих приборах электромагнитные. Размер изображения на мишени 9,5)ч12,7 ммв при диаметре колбы 26,7 мм. При освещенности иа мишени 1 лк ток сигнала составляет около 0,05 мкА. Разрешающая способность 600 линий. Остаточный сигнал через 40 мс составляет (инерционность) 8... 17%.
Все ббльшее применение в телевидении находят преобразователи на базе приборов с переносом зарядов — ППЗ-структур. В иих сигналы изображения выводятся, как правило, через один выход. Преобразователи делятся на линейные и двумерные (матрицы) Линейные преобразователи содержат один ряд фоточувствительных элементов, т. е, передают одну строку изображения. Для передачи двумерной сцены используют перемещение передаваемого иэображения поперек строки (например, в системах телекинопроекции кинопленку непрерывно перемещают относительно ППЗ-линейки).
Матричный преобразователь является полным аналогом передающей телевизионной трубки. Ячейкой, преобразующей световой поток в электрический заряд, служит МОП- конденсатор, включающий в качестве основы подложку из р-кремния. Путем термического окисления на ее поверхности формируется слой окисла, на который наносится металлический электрод, Если на него подать положительное напряжение относительно подложки, то под действием электрического поля под электродом будет образована зона, обедненная для основных носителей — в рассматриваемом случае для дырок. В образовавшейся потенциальной яме накапливаются неосновные носители заряда (электроны), которые могут образовываться иэ-за фото- или термоэлектронной эмиссии.
Если элемент освещен, то в полупроводнике около его поверхности образуются пары носителей заряда электрон †дыр. Электроны заполняют потенциальную яму, причем заряд, накопленный за дозированное время, оказывается пропорпиональным освещенности. Распространение области потенциальной ямы вдоль границы раздела полупроводник †окис ограничивается формированием областей полупроводника п-проводимостью со степенью легирования на несколько порядков выше областей сгоп-диффузии В этих областях поверхностный потенциал на границе раздела окисел †кремн близок к нулю. Процесс образования потенциальной ямы начинается после подачи на металлический электрод МОП-конденсатора положительного потенциала достаточно большой амплитуды.
Заряд в потенциальной яме накапливается и при неосвещенном элементе благодаря тепловой генерации неосновных носителей. Длительность образования максимального заряда в ячейке под действием тепловых процессов составляет от сотен долей до единиц секунд и выше. Если ограничить заряд, возникающий под действием тепловой генерации (уроэемь логического нуля), то можно определить максимальные длительности накопления и хранения заряда в ячейке, т, е. определить нижний предел рабочих частот накопительной ячейки. В реальных приборах при комнатной температуре ов составляет от единиц до десятков килогерц. Строчка из МОП-конденсаторов выполняется на общей подложке (рис. 3.5.5).
Расстояние между электродами настолько мало, что обедненные области при 131 тту ту а д а) д.т т г 3 Рис. 3.5.5. ППЗ вЂ” структуры: и — строка структуры; б и и — иариаиты исполнении ППЗ паненки подаче на электрод положительного потенциала простираются практически до соседних электродов. Строка структуры представляет собой трехфазную цепочку, электроды которой соединены между собой через два (рис. 3.5.5,а). Потенциалы элеитродов изменяются с циклической последовательностью так, что зарядовый пакет, который за время накопления формируется под активным электродом, после подачи на соседний электрод положительного потенциала будет перемещаться под него.
Если значение потенциала первого электрода будет уменьшено до исходного, то зарядовый пакет полностью переместится под второй электрод. Аналогично зарядовый пакет может быть смещен под третий электрод и т. д. Цикличность изменения потенциалов электродов обеспечивает перемещение зарядовых пакетов в направлении от первого к третьему электроду и далее.
В рассматриваемом случае предполагается, что во время переноса зарядовых пакетов вдоль структуры освещение (накопление заряда) прерывается. Структура может быть использована для формирования сигнала изображения одной строки. Элемент изображения можно рассматривать как ячейку из трех МОП-конденсаторов. Соседние зарядовые пакеты, сформированные в процессе накопления (например, импульсной проекции изображения), изолированы друг от друга потенциальными барьерами электродов, находящихся под низким напряжением. Канал переноса ограничивается областями стоп-диффузии.
На рис. 3.5.5, б, в показаны варианты исполнения ППЗ-линейки: 1— электроды, 2 — диэлектрик, 3 — полупроводник. Быстродействие ППЗ-структур ограничивается временем переноса заряда из одной накопительной ячейки в другую, достигающим единиц наносекунд. Поэтому максимальные тактовые частоты для ППЗ-структур составляют десятки или сотни мегагерц.
В отличие от идеализированных механизмов передачи зарядовых пакетов вдоль структуры, в реальных условиях зарядовый пакет по мере передачи его вдоль структуры не остается неизменным. Одна из причин этого состоит в захвате носителей заряда поверхностными энергетическими уровнями ловушек захвата. В качестве оценки эффективноств переноса зарядовых пакетов используют показатель эффективности передачи заряда :или коэффициент потерь (неэффективность передачи).
Его значение для ППЗ-структур составляет 1О-з... ...10 з. Рассмотренные принципы построения линейных преобразователей применяют и для образования матричных структур. Наибольшее распространение получили ППЗ-преобразователи с покадровым переносом (рис. .3.5.6,а). Секции накопления 1 и хранения накопленной Рис. 5.5.6.
ППЗ преобразователи: и — с покадровым перенасои; б — с иежстрочиыы переносоы информации 2 разнесены. После завершения периода накопления в течение короткого времени (обратный ход по кадру) заряд переносится в секцию хранения; режим накопления возобновляется, а в это время в соответ. ствии с принятыми параметрамв разложения информация считывается через регистр 3.
Аналогично накапливаются и считываются заряды в приборах с межстрочным переносом (рис. 3.5.5, б). В этом случае столбцы 1, в которых происходит накопление, располагаются параллельно и рядом со столбцами 2 хранения зарядовых пакетов. Считывание происходит через регистр 3, а переносом из столбцов накопления в столбцы хранения управляют затворы 4. По сравнению с трубками ППЗ-преобразователи имеют меньшие габариты и массу, ббльшую надежность, стабильность, вибро- и ударостойкость, ббльший срок службы, отсутствие прожигания фотослоя даже при интенсивном облучении, нечувствительность к внешним электромагнитным полям.
Практически полное отсутствие инерционности и геометрических искажений. С другой стороны, передающие трубки пока еще обеспечивают лучшие цветопередачу, разрешающую способность и качество изображения. 3. Многосигнальные преобразователии. В цветных ТВ системах нашли применение преобразователя, формирующие один сигнал, содержащий информацию о цветном изображении, с использованием методов частотного или импульсного кодирования оптически цветоделенных изображений. В выходном сигвале таких преобразователей информация о содержании цветоделенных изображений разнесена в разные частотные диапазоны или закодирована в его фазе.
Рассмотрим систему с дэрил поднисрщими Оптический кодирующий фильтр, который установлен в плоскости изображения, представляет собой пару наложенных друг на друга полосковых фильтров: чередующиеся прозрачные н желтые штрихи установлены перпендикулярно к направлению строчной развертки, а чередующиеся прозрачные и голубые штрихи расположены под углом 45', как показано на рис. 3,5.7,а. Структура кодируюшей маски (рис. 3.5.8) представляет собой участки прозрачные 1, зеленые 2 (наложенне желтого и голубого фильтров), желтые — 3, голубые — 4. Частотный состав выходного сигнала определяется эффективным шагом прозрачно-желтой и прозрачно-голубой масок.
Число полос выбирают таким, чтобы обеспечить в выходном сигнале частоту 5 МГц Рис. 3.5.7. Система с двумя полнесущиии: а — направление штрихов; б — частотный спектр Е„ВВ В Сааиниы Виишиай ВВВ Е/7 и иаиыииша- ара камерной системы Кд-! Рме.
3.5.11. Структурная схема лосок, расположенных перпендикулярно к направлению строк. На светочувствительной поверхности мишени формируется потенциальный рельеф, отражающий три цветоделенных изображения. После его считывания образуется сигнал изображения, в котором с последовательностью, определенной структурой светофильтра, чередуются значения, соответствующие красному, зеленому и синему цветоделенным изображениям.
Для разделения этого сигнала ва три используют синхронное детектирование. Для управления синхронными детекторами в сигнал изображения вводят опорные (индексные) сигналы. Для этого сигнальная пластина представляет собой две группы полупрозрачных полосковых электродов 2 и 3, каждая из которых имеет отдельный вывод для подачи смещающего напряжения положительной или отрицательной полярности (по отношению к средней составлвющей сигнала). Полярность этих напряжений изменяется от строки к строке в такт с работой коммутатора 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
