Глава 2.16

Приборы с зарядовой связью

Новым типом полевых полупроводниковых приборов, работающих в динамическом режиме, являются приборы с зарядовой связью (ПЗС). На рис. 2.16.1 приведена схема, поясняющая устройство и основные физические принципы работы ПЗС.

Приборы с зарядовой связью
представляют собой линейку или матрицу последовательно расположенных МДП структур. Величина зазора между соседними МДП структурами невелика и составляет (1 - 2) мкм. ПЗС-элементы служат для преобразования оптического излучения в электрические сигналы и передачи информации от одного элемента электронной схемы к другому.

приборы с зарядовой связью

Рис. 2.16.1. Устройство и принцип работы приборов с зарядовой связью.

Рассмотрим принцип работы ПЗС. При подаче обедняющего импульса напряжения VG1 на затвор I-го элемента в ОПЗ полупроводника образуется неравновесный слой обеднения. Для электронов в полупроводнике р-типа это соответствует формированию под затвором I-го элемента потенциальной ямы.

Известно, что неравновесное состояние сохраняется в период времени t порядка времени генерационно-рекомбинационных процессов   . Поэтому все остальные процессы в ПЗС-элементах должны проходить за времена меньше   . Пусть в момент времени t1 >>    в ОПЗ под затвор I-го элемента инжектирован каким-либо образом информационный заряд электронов.(Рис. 2.16.1б).

Теперь в момент времени t2 > t1 (но t2 << ) на затвор 2-го ПЗС элемента подадим напряжение VG2 > VG1, способствующее формированию более глубокой потенциальной ямы для электронов под затвором 2-го элемента. Вследствие диффузии и дрейфа возникнет поток электронов из ОПЗ под I-м элементом в ОПЗ под вторым элементом, как показано на рис. 2.16.1в.

Когда весь информационный заряд перетечет в ОПЗ 2-го ПЗС-элемента, напряжение на затворе VG1 снимается, а на затворе VG2 уменьшается до значения, равного VG1 (рис. 2.16.1г). Произошла nepeдача информационного заряда. Затем цикл повторяется и заряд передаётся дальше в ОПЗ З-го ПЗС-элемента. Для того, чтобы приборы с зарядовой связью эффективно функционировали, необходимо, чтобы время передачи tпер от одного элемента к другому было много меньше времени генерационно-рекомбинационных процессов (tпер << ). Не должно быть потерь информационного заряда в ОПЗ вследствие захвата на поверхностные состояния, в связи с чем требуются МДП структуры с низкой (NSS ~ 1010 см-2эВ-1) плотностью поверхностных состояний.


Глава 2.15 Содержание Глава 2.17