Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19800605Elc009.shtml

ПЗС-матрица на 640 тыс. элементов

Космическая астрономия стала движущей силой, поднявшей уровень разработок ПЗС-структур на новую высоту. Чтобы удовлетворить требованиям, выдвинутым при создании космического телескопа на спутнике НАСА, фирма Texas Instruments Inc. разработала ПЗС-структуру, кристалл которой имеет размер 17,5*17,5 мм. Спектральный диапазон нового прибора на 150% превосходит диапазон типичных ПЗС-датчиков изображений. Кроме того, для прибора сконструирован специальный корпус, позволяющий выдерживать температуру до — 100°С.

Новая ПЗС-матрица на громадном кристалле позволяет получать изображение, состоящее из 640 тыс. элементов (800*800). Японские фирмы, создающие приборы для следующего поколения цветных телевизионных камер, разрабатывают ПЗС-приборы размерами, составляющими менее одной трети размеров новой ПЗС-структуры1{Электроника, 1980, №4, с.42—59}. Фирма TI начала поставку 120 новых приборов по контракту с НАСА и Лабораторией реактивного движения.

Для каждой из двух камер нового космического телескопа Лаборатория реактивного движения будет использовать четыре новых датчика изображений, что позволит получить изображение, состоящее из 1600*1600 элементов. Как говорит Фред Виселус, руководитель отделения систем получения изображений Лаборатории реактивного движения в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, при разработке одной из камер основной целью будет являться увеличение площади обзора, а другая камера будет создаваться с целью обеспечения высокой разрешающей способности.

Спектральный диапазон. Столь же важной целью является обеспечение спектрального диапазона, который будет намного шире, чем в типичных ПЗС-датчиках изображения. Такой широкий спектральный диапазон необходим для того, чтобы можно было принять спектральное излучение отдаленных звезд. Инженеры фирмы TI использовали покрытие из органического фосфора, нанесенного на заднюю поверхность кристалла. Это позволило продвинуть границу спектральной чувствительности от 400 нм, характерную для большинства МОП-структур, до длины волны 50 нм, находящейся в ультрафиолетовой области.

Фосфор, известный под названием коронен, поглощает фотоны в ультрафиолетовой области и излучает их обратно в том участке спектра, к которому ПЗС-структуры являются чувствительными. Верхняя спектральная граница прибора находится в ближней ИК-области и соответствует 1100 нм, т.е. совпадает со спектральной границей обычных ПЗС-структур.

Фирма TI изготовляет свои датчики изображения с использованием стандартной трехуровневой технологии с поликремниевыми затворами. Чтобы обеспечить характерные для космической аппаратуры требования, связанные с малыми шумами и высокой чувствительностью, расположенная в Далласе фирма, как отмечает Виселус, использует встроенные усилители сигналов и структуры со скрытыми каналами, в которых характерные для ПЗС-приборов потенциальные ямы располагаются как можно глубже с целью удаления от поверхностных шумов.

Громадный кристалл. Этот кристалл размером 17,5*17,5 мм, содержащий ПЗС-матрицу на 640 тыс. элементов, был создан фирмой Texas Instruments для камер,
Громадный кристалл. Этот кристалл размером 17,5*17,5 мм, содержащий ПЗС-матрицу на 640 тыс. элементов, был создан фирмой Texas Instruments для камер, используемых в разрабатываемом НАСА космическом телескопе.

Корпус. В некоторых случаях время экспонирования при получении изображений с помощью камер космического телескопа будет составлять около 1 ч. При столь длительной выдержке изображение может быть смазано из-за термически генерированных темновых токов, естественным образом возникающих в кремнии. Эти темновые токи могут заполнять потенциальные ямы ПЗС-структур спонтанно генерируемые электронами.

Чтобы преодолеть эту трудность, ПЗС-датчики изображения при работе будут охлаждаться до —100°С. С этой целью потребовалось создать герметичный корпус с 40 выводами, изготовленный в основном из железоникелевого сплава с коэффициентом термического расширения почти таким же, как у кремния. Близость коэффициентов расширения позволит избежать растрескивания в результате изменения температуры мембраны датчика изображений, имеющей толщину всего лишь 8 мкм. Об этом говорит Морли Блюк, руководитель программы, выполняемой в центральной исследовательской лаборатории фирмы TI по контракту с Лабораторией реактивного движения.

Работа по контрактам с этой Лабораторией началась в фирме TI в 1973г., когда были созданы датчики изображения размером 100*160 элементов, что соответствовало технологическому уровню того времени. Затем последовательно были созданы матрицы большего размера. Следующей работой, выполняемой по контракту с Лабораторией реактивного движения, может стать создание матрицы из 1000*1000 элементов с использованием технологии ПЗС с виртуальной фазой (virtual-phase), недавно разработанной фирмой TI [pp.46,48].

Уэсли Иверсен

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 53, No.13 (591), 1980г - пер. с англ. М.: Мир, 1980, стр.10

Electronics Vol.53 No.13 June 05, 1980 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Полупроводниковые приборы





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19800605Elc009.shtml