Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 149
Текст из файла (страница 149)
Напряжение на фазах ПЗС-структуры " лется в пределах !Π— 20 В. оздать Форл~ируя симметричные либо асимметричные топологии структуры, можно созд кгны!! также одно-, двух-, четырехтактные сленговые регистры. Рассмотренный трехтакг свого ПЗС-регистр относится к первому типу, в котором направленность переноса заряда 4.
Функциональная полупроводниковая электроника паке~а обеспечивается индуцированными потенциальными барьерами. Эти барьеры формируются электрическими полями со стороны, противоположной переносу зарядового пакета. в) б) в) г) Рис.4.7. Накопление и перенос зарядовых пакетов в трехфазнсм ПЗС (в) и диаграммы управляЮщих импульсов на фазах Ф, (б), Фк (в), Фк (г) аправленность переноса зарядовых пакетов можно обеспечи~ь с помо<цыо технологически встроенных зарядовых барьеров. Такие конструкции относятся ко второму типу сдви- говых регистров. аснмметричгкое распределение потенциала. обеспечивающее направление и управляемый "еренос зарядовых пакетов. можно получить неоднородным распределением примесей под электродами, а также изменением толщины слоя диэлектрика.
процессе управляемого переноса информационного сигнала существенную роль играют каналы переноса, ко~орые моигно классифицировать по признаку локализации. различают: поверхностный кинах, расположенный у границы "диэлектрик — подложка", который обеспечивает высокую зарядовую емкость, простоту технологии. )к недостаткам поверхностного канала следует отнести невысокое быстродействие, большие шумы, низкую эффективность переноса; Часть ду.
Функциональная алекгрони„ "ка О обьеыиый канал, расположенный на глубине 0,2 мкм. называют мелким, на глубин~ едо 0,5 мкм — глубоким. Достоинством этого канала является более высокое, чем у поверхностных каналов, быстродействие, высокая эффективность переноса из-за устр пения влияния поверхностных ловушек и поверхностного рассеяния носителей зг „ достаткам относизся небольшая зарядовая емкость и усложнение технологии пр „ водства; О пернслшлыпнчегкнн канал, сосюящий из неглубокого канала с высокой степенькз л.
гирования и находягаегося лод ним глубокого канала с неболыпой степенью легир . вания. Такая комбинация позволяет достичь оптимального сочетания быстродействия и зарядовой емкости. Недостатком является существенное усложнение технологи„ производства; О зшогакпнальные струквз ры содержат много каналов переноса, позволяющие персис сить носители зарядов противоположного знака. Такая сложная конструкция сложна в изготовлении, но расширяет функциональные возможности ПЗС-регистра: О канах с' резксглианььи электродом является типом канала, в котором перенос заряда осуществляется пол действием в канапе электрического поля переменной напряжен.
ности. Перенос осуществляется механизмом дрейфа носителей. Это является ограничивающим фактором на число электродов в регистре при достаточно простой его конструкции. Направленный перенос заряловых пакетов обеспечивается также сагал-канальными областями. Эти области формируются легированием подложки примесями того же типа проволимости, что и зарядовые пакеты, но с большей концентрацией (рис. 4.8). Стоп- каналы легируются до такой степени, чтобы состояние обеднения в них не достигалось при максимальном напряжении смещения.
С помощью стоп-канальных областей можно соединять и разделя~ь каналы переноса, проводить другие операции управления. рис. жа. Формирование стал-хаиальных областей в ПЗС-регистре. 1 — металлическии электрой, 2 — стоп-канальные области пчтила проводимости л новой Рассмотрим лругой пример — управление динамическими неоднородностями вол я аза. природы. Величина и направление фазовой скорости волн пространственного заряд этег дашся с помон!ью электрического сзатического тянущего поля у„„. Это поле формир. -гая ся между потоковым и стоковым омическими контактами в зпитаксиальном арсения 4. Функциональная полупроводниковая электроника лиевом слое и-типа проводимости.
Управлять формой выходного высокочастотного сигнала можно с помощью встречно-штыревых преобразователей (ВШП). Их конфигурация позволяет отслеживать объемный заряд в полупроводниковой пленке, индуцируюший выходной сигнал. Весьма перспективными являются полупроводниковые структуры, работа которых основана на управлении путем интерференции электронных яолн. Если сгенерировать динамические неоднородности в виде электронных волн с высокой фазовой когерентностью па протяжении длины их распространения, то электрическим полем можно модулировать электронн> ю волну. В области детектора наблюдается конструктивная или деструктивная интерференция двух электронных волн в зависимости от напряжения на устройстве управления (рис.
4.9). Трудность реализации таких приборов заключается в малой длине когерентности электронных волн в твердом теле. Рие. 4.9. Интерференция электронных волн е твердом теле 1 — генератор; 2 — детектор электронных волн; 3 — электрическое устройство управления фазой электронной волны, 4 — когереитные электронные волны; 5 — электронные волны с противоположными фазами 4.1.5. Детекторы динамических неоднородностей Детекторы динамических неолнородностей в полупроводниковых приборах функциональной элекгроники предназначены для считывания информации. При этом информационный сигнал может быть либо аналоговым, либо цифровым. В основе работы детекторов лежат различные процессы взаимодействия динамических неоднородностей с веществом или полями. Это могут быть различные электрические явления наведения тока или образования заряда, появление потенциала или наведение электрического или магнитного импульсного поля, возбуждение атомов или молекул.
Электрически нейтральные динамические неоднородности могут быть зарегистрированы по вторичным заряженным частицам или продуктам взаимодействия, возникающим в результате взаимодействия с веществом. Все детекторы динамических неоднородностей, как правило, являюшя элементами двоичной логики и выделяют логические нуль и единицу. Детекторы многозначной логики используются в более сложных комбинациях ф|тзических процессов и явлений. рассмотрим некоторые примеры летскторов динамических неоднородностей полупроводниковой природы.
Простейшим является плавающий обратносмешенный р — и-переход (рис. 4.10), С этой целью на выходе ПЗС-структуры создается плавающая диффузионная область (ПДО). Зарядку диффузионной области до плавающего потенциала производят путем подачи обратного смешения Е на последнюю диффузионную область. Соединение осуШествляется та счет создания индуцированного канала в транзисторе сброса Т. С этой целью на его затвор 3„, подается импульс слкещения, в течение которого плавающая диффузионная область заряжается от источника Е (рис. 4.10, б) Транзистор сброса запирается Часть Ду. Функциональная электроника г00 н ПДО остаются заряженной и изолированной ( 4 1О, е), Приход зарядового пакета из цо, затвора 3 вызовет изменение потенциала ПДО на величину Л(), способную открыть вы ходной з.ранзнстор Т„„, (рис.4.10,г). Это приведет к возникновению в выходной цепи токового импульса. После процесса считывания ПДО очищается от уже продетектиро ванного зарядового пакета путем подачи импульса на затвор и стока всего заряда.
б) е) в) Рис. 4.10. Конструкция детектора зарядовых пакетов нв основе ПДО (а), процесс зарядки ПДО до плавающего потенциала (б), ждущий режим ПДО (в). детектирование зарядового пакета я возникновение импульса тока (г) Существуют и более сложные детекторы заряловых пакетов, определяющих в системах многозначного информационного сигнала величину и знак заряда. Детектирование динамических неоднородностей в виде волн пространственного заряда осуществляется с помощью металлического электрода, нанесенного на поверхность пленочных структур.
Электрод располагаегся вблизи стока, на который подается напряжение смсигення, вызывающее дрейф электронов от истока к стоку (от катода к аноду). Детеьтнрующий электрол образует с полупроводниковой пленкой контакт гила барьера Шотткн Такой смкостной зонд изолирован от пленки по постоянному току обедненной областью и способен детектировать, в том числе высокочастотные сигналы. 4.2.
Приборы и устройства функциональной полупроводниковой электроники 4.2.1. Аналоговые процессоры на ПЗС-структурах Аналоговые приборы предназначены для обработки информационных сигналов, задан ных в виде непрерывных функций, Особый интерес представляют Г13С-структуры. обпв. Приборы с зарядовой связью используются в различных системах лля хранения и о Р ботки цифровой н аналоговой информации. ПЗС позволяют осуществлять обработку цифровой и аналоговой информации, а име генно. нерея аналоговое и цифровое суммирование, деление и усиление сигнщюв; возможность нер мяо рушающего считывания с необходимыми весовыми коэффициентами; возможность и гокрвтного ввода и вывода зарядовых пакетов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
