світлового потоку в інформаційні заряди (звана областю спектральної чутливості) обмежена. Довгохвильова межа визначається шириною забороненої зони напівпровідника і для кремнію становить 1,1 мкм. Короткохвильова межа становить 0,4-0,5 мкм і обумовлена ​​сильним поглинанням короткохвильових квантів світла у вузькому приповерхневому шарі, в якому інтенсивно відбувається рекомбінація фотогенеріруемих носіїв.
Якщо вважати, що всі порушені носії збираються ПЗС, то зарядний пакет Qpn, що накопичується за час генерації (інтегрування) ta під дією світлового потоку Нш, може бути розрахований за наступним наближеному висловом:
QPП = qHізОёtі О‡ автоматичної експозиції, (6)
де Оё - квантовий вихід; Ае - частина площі елемента, що сприймає світло. Для ПЗС Оё = 1, цьому відповідає фоточутливість близько 500 мкА/лм. Порогова чутливість, при якій сигнал перевищує шуми приблизно в 2 рази, складає для ПЗС близько 10-4 лк В· с. Фотоприймальний пристрій на ПЗС можна висвітлювати з боку затворів (електродів) або з зворотному стогони.
В
3 Прилади із зарядним зв'язком в оптоелектроніці
Одним з найважливіших напрямків розвитку оптоелектроніки є створення телевізійної системи на базі інтегральних схем, починаючи від передавальної системи і кінчаючи екраном.
Основою телевізійної передавальної системи (рис.11) є формувач сигналів зображень (ФСІ), званий також формувачем відеосигналів (ФВС). ФСІ перетворює зображення в адекватну йому послідовність електричних імпульсів. Більшість телевізійних передавальних камер засноване на використанні видикона, що представляє собою електронно-променеву трубку (ЕПТ), на торцеву поверхню якої нанесена мішень у вигляді шару високоомного фотопровідника. Сканування здійснюється електронним променем.
Передане зображення за допомогою об'єктива проектується на мішень, окремі ділянки якої заряджені електронним променем до певного потенціалу. Опір кожної ділянки фотопровідного шару залежить від його освітленості. Тому в інтервалі між двома послідовними підзарядками ділянки з різною освітленістю розряджаються по-різному і при наступному скануванні струм електронного променя, що створює відеосигнал, змінюється відповідно до зображенням.
В
Рис.11. Структурна схема телевізійної передавальної системи:
1 - Об'єкт; 2-лінза; 3-формувач сигналів зображень; 4 - підсилювач; 5 - блок зберігання сигналу: 6 - блок зчитування сигналу; 7-формувач відеосигналу; 8 - видеоусилитель
Основний недолік відіконов (а також їх різновидів: плюмбікон, кремнікон і т. д.) пов'язаний з необхідністю використовувати високовольтні вакуумні системи. Це обумовлює низькі довговічність і надійність пристроїв, значні габаритні розміри і масу, невисоку механічну міцність та інші недоліки, властиві всім вакуумним приладів.
При створенні твердотільних формувачів сигналів зображень для забезпечення сканування намагаються використовувати (але поки безуспішно) різні фізичні ефекти: ефект Суля, дрейф неосновних носіїв заряду, рух доменів сильного поля та ін
Формувачі сигналів зображень на ПЗС порівняно з ЕПТ різного пристрою характеризуються конструктивної та технологічної простотою, малими габаритними розмірами і масою, значною довговічністю і надійністю і малою споживаною потужністю. Ці переваги обумовлені самосканування (передача зарядових пакетів на вихід ФСІ здійснюється з допомогою самих ПЗС-елементів). Маєток це конструктивно-технологічне інтегрування функцій фоточутливих і скануючих елементів в одному приладі дозволяє вважати ПЗС найбільш перспективними для створення повністю твердотільних ФСІ.
В
4 Фотоприймальні характеристики ПЗС
ПЗС-елементи у формувачі сигналів зображень працюють у трьох режимах: сприйняття (інтегрування) зображення, тобто перетворення світлового потоку в зарядові пакети; зберігання зарядових пакетів; передача (сканування) зарядових пакетів на вихід пристрою. У режимі сприйняття зображень світловий потік від об'єкта падає на поверхню ФСІ і викликає генерацію електронно- доручених пар в напівпровідниковій підкладці. В областях кристала, відповідних потенційним ямам ПЗС, носії розділяються, в результаті чого в ФСІ накопичується В«картинаВ» зарядових пакетів, відповідна сприйманого образу.
Основними Фотоприймальні характеристиками ФСІ є світлочутливість, порогова світлочутливість, область спектральної чутливості, роздільна здатність, час інтегрування, частотно-контрастна характеристика, шуми, динамічний діапазон. Частина цих . Характеристик (світлочутливість, область спектральної чутливості, час інтегрування) відноситься до одного ПЗС-елементу і розглянута в гол. 1. Інші характеристики залежать or кількості передач зарядових пакетів, від шумів, від виду вихідних пристроїв і т. д., тобто від способу організації ФСІ.
Роздільна здатність R визначається максимальною кількістю ліній (Віднесени...
