ові окремих осередків, що представляють собою конденсатор МОП-структури (Метал-Оксид-Підкладка). Послідовність осередків утворює ланцюжок ПЗС, яка може працювати в двох-, трьох- і чотиритактному режимах. Розглянемо трехтактний режим роботи. Протягом першого такту на електроди 1 подається напруга U1=Uо, а всі інші електроди заземляются. Під електродами 1, якщо на осередки падають світлові потоки, створюються потенційні ями, в яких можуть накопичуватися заряди. У освічених потенційних ямах заряди накопичуються і зберігаються протягом часу дії напруги U1. Цей режим роботи називається режимом зберігання зарядів.
Малюнок 1.3 - Режим зберігання інформації в осередках
Малюнок 1.4 - Режим переносу заряду в осередку
Під час другого такту роботи на електроди 2 подається позитивна
напруга U2, яке по модулю більше першого в 1,5-2 рази.
При цьому утворилися заряди під першими електродами переміщаються під дією виникає електричного поля під електроди 2 - це режим переносу зарядів. У третьому такті роботи електроди1 і 3 заземляются,
Малюнок 1.4 - Режим зберігання зарядів в осередках 2
на електроди 2 подається напруга U2=U0. У цьому режимі відбувається зберігання зарядів під електродами 2.
Таким чином, як було зазначено, заряди можуть утворюватися за рахунок фотопроцесу або за рахунок інжекції в початок ланцюжка ПЗС через вхідний pn (np) перехід (аналогічно для зняття зарядів - в кінці). Зрозуміло, що якщо ми будемо по черзі переміщати накопичилися заряди з однієї групи електродів в іншу, то на виході ми можемо отримати сигнал. Якщо ПЗС застосовується в оптичних перетворювачах, то після відносно тривалої фази накопичення, заряди швидко переміщаються до виходу на вихідний підсилювач. Тим самим сигнал буде містити інформацію про освітленість відповідних осередків ПЗЗ. Лінійна організація ПЗС використовується в скануючих пристроях або стежать системах. А в цифрових відео- і фотокамерах використовують кадрову матричну структуру ПЗС.
В основі принципу роботи лежить здатність осередками ПЗС накопичувати заряд залежно від їх освітленості. Ключовою особливістю ПЗС є принцип зчитування образу світлового потоку. Накопичені заряди по черзі просуваються по лінійній структурі ПЗС до виходу, і таким же порядком надходять на обробку.
.6 Твердотільні перетворювачі світло-сигнал
Телекамери на основі матриць ПЗС діляться на внутрішні і зовнішні. Основні відмінності цих відеокамер, це наявність термокожуха у зовнішніх телекамер і автоподогрева, а також перетворювачі світло-сигнал. Ці перетворювачі є твердотільними.
Твердотільні перетворювачі світло-сигнал відносяться до класу приладів з переносом заряду (ФППЗ) - це виріб електронної техніки, призначений для перетворення оптичного зображення в електричний сигнал. Його дія заснована на формуванні та ефективному перенесенні дискретних фотогенерованих зарядових пакетів по поверхні або всередині напівпровідникового матеріалу. ФППЗ підрозділяються на лінійні і матричні залежно від призначення. Лінійний ФППЗ - фоточутливий прилад з переносом заряду, в якому фоточутливі елементи розташовані в один ряд. За період інтегрування лінійний ФППЗ перетворює в електричний сигнал один рядок (лінію) оптичного зображення. Матричний ФППЗ - фоточутливий прилад з переносом заряду, в якому фоточутливі елементи організовані в матрицю по рядках і стовпцях. За один період інтегрування матричний ФППЗ перетворює в електричний сигнал один кадр оптичного зображення.
ФППЗ підрозділяються на фоточутливі прилади із зарядним зв'язком (ПЗС) і фоточутливі прилади із зарядним інжекцією (ПЗІ) залежно від способу сканування фотогенерованих пакетів. Фоточутливий прилад із зарядним зв'язком - це прилад з переносом заряду, в якому зарядові пакети передаються до вихідного пристрою внаслідок переміщення положення потенційних ям. Положення потенційних ям змінюється за рахунок періодичного зміни амплітуди керуючих імпульсів.
Фоточутливий прилад із зарядним інжекцією - це прилад з переносом заряду, в якому переміщення зарядового пакету відбувається всередині фоточутливого елемента з подальшою інжекцією в підкладку або в область стоку заряду.
Основними характеристиками ФППЗ є мінімальний рівень випромінювання, розміри фоточутливого поля і фоточутливого елемента, число фоточутливих елементів, спектральна чутливість та інші. У сучасних мініатюрних відеокамерах застосовуються матричні ПЗС розміром 0,5 дюйма (на фоточутливому поле розміром 8 на 7,7 мм укладається кілька сот тисяч фоточутливих елементів, що забезпечує формування якісного телевізійного зображення з роздільною здатністю, що досягає 430 твл) і ПЗІ розміром 0,75 дюйма (виходить ТВ- зображення дозволом 450 твл).
Малі габарити і маса, висока стабільність, надійність, тривалий термін служби, малі геометричні спотворення і інерційність, відсу...
