БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭВС

РЕФЕРАТ

На тему:

«ПЗС в устройствах обработки сигналов памяти и приемниках изображения»

МИНСК, 2008

К числу основных параметров элементов ПЗС относятся: рабочая амплитуда управляющих напряжений, максимальная величина зарядового пакета, предельные ( минимальная и максимальная ) тактовая частоты, эффективность переноса зарядового пакета, рассеиваемая мощность.

Рабочая амплитуда управляющих напряжений на затворах определяется двумя основными условиями. Она должна быть достаточно большой для обеспечения требуемой величины зарядового пакета и полного смыкания обеденных слоев соседних элементов, чтобы под их затворами образовывалась общая потенциальная яма переносе зарядового пакета ( см. рис. 6). Чем меньше расстояние между амплитуда  управляющих напряжений, типичные значения которой 10…20 В.

Максимальная величина зарядового пакета Qn макс является важным пакетом, характеризующим управляющую способность ПЗС. Она пропорциональна амплитуде управляющего напряжения и площади затвора. В элементе с размерами затвора 10*20 мкм и d  = 0,1 мкм при /\  ф пов = 5 В Qn макс  = 0,35 пКл. На практике выбирают вдвое меньшую величину для предотвращения потерь зарядового пакета, вызванных выходом части электронов из потенциальной ямы в подложку ( имеются в виду электроны, энергия которых достаточна для преодоления потенциального барьера).

Минимальная тактовая частота f т.мин  обратно пропорциональна максимально допустимому времени хранения зарядового пакета в одном элементу. Это время ограничено, так как постепенно величина зарядового пакета изменяется вследствие неконтролируемого накопления электронов в потенциальных ямах под затвором. Эти электроны появляются в результате тепловой генерации носителей заряда в обедненном слое и на границе полупроводника с диэлектриком, а также за счет диффузии из подложки.

Для определения f т.мин   рассмотрим режим работы ПЗС, в котором зарядовые пакеты в него не вводятся. Под всеми затворами, на которые подаются высокие напряжения, возникают потенциальные ямы для электронов. Термически генерируемые электроны будут собираться в этих ямах, образуя ток термогенерации, плотность которого обозначим jт. Если на затворы ПЗС подается непрерывная последовательность тактовых импульсов с частотой jт,  то на выходе канала переноса в каждом такте появляется паразитный заряд Qп = SзN jт / f т, где N- число элементов для канала переноса. Паразитный заряд не должен превышать некоторую часть а максимального  зарядового пакета, т.е.

Qп  / Q n макс = jт  N  / f т Сд.уд /\ ф  пов макс < a , где Сд.уд – удельная емкость диэлектрика;

/\ ф  пов макс- максимальное изменение поверхностного потенциала при наличии под затвором заряда Q n макс. При N = 10 , d = 0,1 мкм, jт = 10  / cм , ф  пов макс = 5 В и получаем f т  > 60 кГц.

Для увеличения допустимого времени хранения зарядового пакета и уменьшения

f т.мин   снижают концентрацию объемных центров рекомбинации, плотность поверхностных состояний и рабочую температуру.Типичные значения f т.мин   = 30…300Гц.

Максимальная тактовая частота  f т.макс обратно пропорциональна минимально допустимому времени переноса. При работе с максимальной тактовой частотой перенос зарядного пакета в следующий элемент начинается непосредственно после окончания его переноса в данный элемент. ............