Меню сайта

Пространственное и плотностное разрешение

В конце 60-х годов нашего столетия появились твердотельные фотоэлектрические приборы (ФЭП) – приборы с переносом заряда (ППЗ). Они нашли широкое применение в электронике как устройства памяти, обработки цифровой и аналоговой информации, в качестве преобразователей изображений, в частности в эндоскопии.

Основой любого преобразователя на базе ППЗ является конденсатор со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП-конденсатор), который является элементом, способным хранить информационные пакеты зарядов, сформированные под воздействием света или путем инжекции через p-n-переход. Цепочки из МОП-конденсаторов, связанных особым образом друг с другом, обладает способностью передавать зарядовые пакеты под воздействием управляющих напряжений от одного элемента структуры к другому до выхода, где зарядовые пакеты преобразуются в потенциал или ток.

Непосредственными предшественниками преобразователей на ППЗ-структурах явились матричные фотодиодные преобразователи с координатной выборкой сигналов изображения. В таких приборах считывание сигналов с отдельных элементов матрицы производится с помощью сдвиговых регистров.

Предельные характеристики ФЭП с координатной выборкой ограничиваются большой емкостью выводов сигналов изображения и неравномерностью чувствительности отдельных элементов матрицы. Удовлетворительные результаты удалось получить при 1024 элементах на линейных и при 100´100 элементов матричных ФЭП.

В ФЭП на ППЗ-структурах вывод сигналов изображения осуществляется, как правило, через один выход. Как и фотодиодные преобразователи ФЭП на ППЗ-структурах делятся на линейные и двумерные (матрицы). Линейные ФЭП содержат один ряд светочувствительных элементов, т.е. передают одну строку изображения. Для передачи двумерной картины линейный ФЭП перемещают относительно передаваемой сцены (сканируют объект). Матричные преобразователи являются полным аналогом передающей телевизионной трубки.

Активной ячейкой, осуществляющей преобразование светового потока в электрический заряд является МОП-конденсатор.

На рисунке показана такая ячейка, включающая в качестве основы подложку 1 из p-кремния. Путем термического окисления на ее поверхности формируется слой окисла 2, на который наносится металлический электрод 3. Если на электрод подать положительное напряжение V относительно подложки 1, то под действием электрического поля под электродом 3 будет образована

зона обеднения для основных носителей (указана пунктиром) – в рассматриваемом случае для дырок.

В образовавшейся потенциальной яме происходит накопление неосновных носителей заряда (в рассматриваемом случае – электронов). Эти заряды могут образовываться за счет фото- или термоэлектронной эмиссии. Распространение области потенциальной ямы вдоль границы раздела полупроводник-окисел ограничивается формированием областей полупроводника p-типа со степенью легирования на несколько порядков выше так называемых областей стоп-диффузии 4. В областях стоп-диффузии поверхностный потенциал на границе раздела окисел-кремний близок к нулю. Причем величина заряда, накопленного за дозированное время, оказывается пропорциональной освещенности.

Рассмотрим механизм считывания накопленных зарядов. Рассматриваемая строчка (рис.37) представляет собой трехфазную структуру, электроды которой соединены между собой через два. Потенциалы электродов изменяются с циклической последовательностью. Зарядовый пакет, который за время накопления формируется под электродом Э , после подачи на соседний электрод положительного потенциала будет перемещаться под электрод Э . Если потенциал Э будет уменьшен до исходного значения, то зарядовый пакет полностью переместится под электрод Э (рис 37). Аналогично зарядовый пакет может быть смещен под электрод Э и т.д. Во время переноса зарядовых пакетов вдоль структуры освещение прерывается. Элементу изображения соответствует ячейка из трех МОП-конденсаторов.

Перейти на страницу: 3 4 5 6 7 8 9

Читайте больше >>>

Современные лекарственные препараты растительного происхождения
Использование растений в качестве лекарственных средств пришло в наш век из глубокой древности и до сих пор играет значительную роль в арсенале лекарственных средств современной медицины. Это обусловле ...

Респираторный дистресс синдром
Респираторный дистресс-синдром (РДС) яв­ляется одной из основных причин высокой заболеваемости и смертности недоношенных детей и доношенных новорожденных, перенесших тяже­лую внутриутробную и интранатальную ги ...

Развивающийся мозг
Многие закономерности функционирования нервной системы становятся понятными при изучении истории развития нервной системы в процессе эволюции живой природы (филогенез). Хотя можно говорить о ряде отличительных ...

Цикл лекций Женщине о раке
Современная медицина располагает обширным арсеналом диагностических средств, новейшей лечебной аппаратурой, множеством противо­опухолевых препаратов, что позволяет добиться успехов в лечении рака. Однако одни ...