амо усунення темнового струму можливо при зменшенні дефектів при виробництві ФПЗС зі зворотним засвіченням [11].
Процес накопичення фотоелектронів займає певний час, зване періодом накопичення. Після цього відбувається перенесення накопичених зарядових пакетів до вихідного пристрою, що перетворює заряд кожної комірки напруга. Ця напруга, складене з кадровими та малими синхроімпульсами, являє собою електричний композитний відеосигнал. У свою чергу, відеосигнал несе інформацію про зображення, прийнятому ФПЗС приймачем.
. 5 Перенесення і детектування заряду
Для того, щоб вважати накопичений заряд фотоелектронів з кожного МДП- конденсатора, використовується механізм переносу заряду з однієї фоточутливої ??комірки в іншу з використанням додаткових осередків - регістрів переносу. На одну клітинку припадає три затвора. Під час накопичення заряду на регістри подається напруги і заряд накопичується в пікселях. Регістри розділені стоп каналами, які запобігають поширенню заряду між доріжками. Зображення зчитується каналами переносу. Далі заряд переноситься в підсилювач і там заряд з кожного осередку переводиться в напругу.
На ріс.1.7 показаний процес переносу заряду в трьохфазову регістрі. Під час t 1 подано напругу на фазу - 1, яке формує потенційну яму для заряду. Електрони, генеровані в фазах - 2 і - 3 продіффундіруют в фазу - 1. Під час t 2 відбувається перенесення заряду через створення потенційної ями і бар'єрів при подачі напруги на відповідні затвори. Далі, напруга на фазі - 2 збільшується і формується потенційна яма під нею. Тепер заряд розділений між двома фазами. Потенційний бар'єр між пікселями знаходиться під фазою - 3. Під час t 3 фаза - 1 заземлюється і заряд переходить під фазу - 2. За час t 4 заряд перетікає з фази - 2 у фазу - 3. Цей процес буде продовжуватися, поки весь пиксель не досягне вихідного підсилювача.
Рис. 1.7. Діаграма переносу заряду.
У процесі перено?? а важливо втрачати якомога меншу частину переданого заряду. Наприклад, фотометрична точність для Hubble WF/PC II менше 1% [12]. Це означає, що більше ніж 99% заряду з пікселів виживає в результаті процесу перенесення і досягає вихідного підсилювача. Для краю чіпа, найдальшого від підсилювача, це означає виживання через 1600 переносів пікселів. Це ставить величезні вимоги для ефективності переносу заряду.
Перший ПЗС, вироблений в Bell Laboratories мав ефективність переносу з одного пікселя в іншій близько 99%. Але втрати підсумовуються при збільшенні числа переносів між пікселями. В даному випадку, після 100 переносів тільки 63% заряд не буде втрачено. На даний момент величина ефективності переносу заряду досягає значення 99.9995%, що означає втрату одного електрона з мільйона при перенесенні [12].
Розуміння причини втрати заряду при перенесенні дозволить збільшити ефективність переносу заряду. Перенесення заряду включає в себе такі ефекти, як термічну дифузію і самоіндуцірованной дрейф. Вони відіграють роль при високій швидкості переносу заряду, оскільки термічна дифузія і самоіндуцірованной дрейф не дозволяють зарядовому пакету повністю перейти між фазами за короткий проміжок часу. Так само перешкоджає досягненню 100% ефективності наявність пасток в фотоприйомних осередках. Пастки, що представляють із себе домішки або дефекти кристалічної решітки, захоплюють частину заряду при перенесенні. Пастки можуть з'являтися в процесі виробництва і технологічних операціях. Також поява пасток пов'язане з пошкодженням кремнію при бомбардуванні протонами, електронами, нейтронами, важкими іонами і гамма квантами. Ця проблема найбільш виражена для ПЗС, що знаходяться в космосі. Навіть єдина пастка може мати серйозні наслідки для нормальної роботи приладу. Пастки можна усувати і в сучасних приладах існують лише кілька пікселів з пастками, які захоплюють сотню електронів з зарядового пакетах [].
Остання важлива операція відбувається в процесі перетворення зображення в ФПЗС це детектування і вимірювання накопиченого заряду. Це здійснюється попаданням заряду в конденсатор, з'єднаний з вихідним MOSFET підсилювачем [1]. Вихідний підсилювач генерує напруга для кожного пікселя пропорційно зарядовому пакету. Розробники ФПЗС працюють над зменшенням вихідний ємності. Чим вона менша, тим більше підсилювальний шум і вище вихідний сигнал.
При збільшенні чутливості необхідно стежити за тим, щоб шум залишався на низькому рівні. Зменшення шуму веде до збільшення чутливості ФПЗС. Хоча є багато небажаних джерел шуму, все може бути зведене до нуля. Єдине джерело шуму, який не може бути повністю усунутий, походить з вихідного підсилювача. Шум створюється випадковими флуктуаціями в струмі, поточному через транзистор. Ранні ПЗС мали рівень шуму близько 30 r...
