верхні, а також до деякої міри дифузія неосновних носіїв з об'ємної нейтральної області.
Розрахунок показує, що при малих значеннях накапливаемого паразитного заряду QP його залежність від часу близька до лінійної, надалі криві стають сублінейнимі, наближаючись до постійного значення QPM, визначається співвідношенням (3). p> На рис.5 наведено розрахункові криві для U3 = 10 В, N д = 5.1014 см-3, U0 = 3,8 В, теплова швидкість П…т = 107 см/с, перетин захоплення Пѓv = 2,2-10-16 см2, щільність об'ємних центрів Nоб = l, 8.1014 см-3, щільність поверхневих центрів nпов = 6.1010 см-2. За цих параметрах і при QP = 0 час накопичення паразитного заряду, що становить 1% від QpM, дорівнює 20 мс (для багатоелементних ПЗС, і особливо для аналогових пристроїв, більша накопичення паразитного заряду неприпустимо).
Максимальний час зберігання можна визначити і експериментально, вимірявши час релаксації МДП-ємності, сформованої в тих же умовах, що і ПЗС, і включаемой таким же імпульсом напруги. Наближено час накопичення паразитного заряду, рівного за величиною інформаційного, на порядок менше часу релаксації МДП-ємності. Досвід показує, що залежно від якості обробки поверхні кремнію і досконалості структури підкладки час релаксації лежить в межах 1-60 с і відповідно час накопичення паразитного заряду становить 0,1 - 6 с. Переймаючись потрібним співвідношенням між величинами інформаційного та паразитного зарядів, неважко розрахувати максимальний час зберігання інформації в ПЗС. При співвідношенні 100: 1 цей час становить десятки мілісекунд.
Ще раз відзначимо, що процеси накопичення паразитного заряду визначають максимальний час зберігання і мінімальну частоту роботи цифрових і аналогові пристроїв на ПЗЗ, а також темновиє струми в фотоприймальних ПЗС. Передача заряду з елемента в елемент здійснюється додатком до сусіднього електроду більшого по амплітуді напруги запису Uзап (рис.6). У зазорі між електродами (позначимо його довжину через l) виникає тягнуче поле, під дією якого дірки перетікають в більш глибоку потенційну яму.
В
Рис.6. Схема передачі заряду в ПЗС
У міру перетікання зарядів поверхневий потенціал у ПЗС1 збільшується (за абсолютною величиною), а в ПЗС2 зменшується, в результаті чого поле в зазорі зменшується.
Очевидно, що напруга запису Uзап повинно перевищувати напруга зберігання Uхр тим значніше, чим більше відстань між електродами і чим сильніше легирована кремнієва підкладка (мал. 7). З малюнка видно, що практично для працездатних ПЗС ширина зазору не повинна перевищувати l = 2-3 мкм, a N д ≤ 1015 см-3. Мінімальна амплітуда імпульсу запису Uзап лінійно збільшується при зростанні UXP і QP. p> Розглянемо динаміку переносу заряду з одного елемента (ПЗС1) у інший (ПЗС2) (рис.6). У режимі зберігання до ПЗС1 прикладений потенціал UXP, до ПЗС2 - нульовий потенціал. Заряд дірок щільністю Qp рівномірно локалізований в ПЗС1. Після додатки до ПЗС2 потенціалу запису Uзап> Uхр в зазорі між осередками встановлюється тягнуче поле, причому зазвичай напруженість його настільки висока, що дірки, що знаходяться поблизу лівої межі ПЗС1, практично миттєво переходять в ПЗС2. Концентрація дірок поблизу правої межі ПЗС2 дуже швидко спадає до нуля (тобто поле зазору діє аналогічно полю зворотного зміщеного колекторного pn-переходу в транзисторі). Різка зміна рівномірності розподілу дірок в ПЗС1 викликає їх інтенсивний дрейф і дифузію всередині потенційної ями зліва на право. Якщо покласти l <
В
Рис.7. Залежність мінімальної амплітуди імпульсу запису від напруги зберігання (а), довжини зазору (б) і концентрації домішки в підкладці (в).
де L - довжина затворів (електродів) ПЗС;
Ојре-поверхнева ефективна рухливість.
Очевидно, що коефіцієнт пропорційності в (4) залежить від того, який коефіцієнт ефективності передачі потрібно отримати. Зазвичай для багатоелементних ПЗС цей рівень дуже високий і становить
= QРППЗС2/Qрп ПЗС1 = 0,99-0,9999,
де QPП - повний заряд в одній комірці.
В
Рис.8. Залежність нормалізованого заряду Q = 1 - часу передачі для приладів з параметрами: L = 6 мкм, Ој ре = 180 см 2 /У В· с; чисельний розрахунок; _прібліженное аналітичне рішення.
У міру перетікання заряду з ПЗС1 в ПЗО2 концентрація дірок в ПЗС1, а отже, і дрейфова складова струму зменшуються і процес передачі, визначається тільки дифузією, сповільнюється - В«хвістВ» перехідного процесу завжди більш затягнуть в порівнянні з початковою фазою (рис.8). Чим більше початкова щільність заряду Qp, тим більша його частина В«витечеВ» за час першої швидкій стадії і тим менше (при заданому допустимому зна...
