Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19831103Elc006.shtml

Электронно-дырочная рекомбинация предотвращает «расплывание» изображения в передающих камерах на ПЗС

Специалисты компании Texas Instruments Inc. считают, что им удалось решить проблему «расплывания» изображения в формирователях видеосигналов (ФВС) на ПЗС с помощью нового метода, который обеспечивает вытягивание положительных «дырок» из подложки кристалла, захват их под простым поликремниевым затвором и последующую рекомбинацию с паразитными электронами. В результате акта электронно-дырочной рекомбинации генерируется фотон, который затем рассеивается при движении через кристаллическую решетку в виде фонового заряда и фонового тепла.

В ПЗС, используемых в качестве формирователей видеосигналов для телевизионных камер, явление расплывания изображения, обусловленное перетеканием сигнального заряда от ярко освещенных элементов в соседние элементы, может искажать изображение на особо ярких участках. Чтобы устранить такое переполнение потенциальных ям электронами, в большинстве

ФВС на ПЗС используются специальные стоковые структуры рядом с каждым из светочувствительных элементов, которые «откачивают» из них избыточные заряды. Однако на эти стоковые структуры тратится до 30% активной области кристалла, в которой формируется микрофотоизображение, что ведет к ограничению разрешающей способности.

Специалисты компании TI включили эти затворные структуры в свой матричный ФВС на ПЗС площадью 130 мм2, который в свою очередь представляет собой главный элемент полупроводниковой телевизионной камеры, изготовленной в центральных исследовательских лабораториях компании в Далласе. Вся эта камера, содержащая всего пять небольших схемных плат, по словам Харолда Хосака, была разработана специально для того, чтобы специалисты компании смогли лучше понять специфику системных требований, предъявляемых к полупроводниковым ФВС. Харолд Хосак — руководитель разработки ФВС и телевизионных камер на ПЗС в этих лабораториях.

Без перекрытия. В отличие от многофазных ПЗС используемые в новой телевизионной камере ПЗС с виртуальной фазой не содержат перекрывающихся электродов, что обеспечивает более высокий выход годных при производстве матричных приборов большой площади с плотно-упакованными светочувствительными элементами. Дополнив структуры с виртуальной фазой компактными затворами, предотвращающими расплывание изображения, специалисты лаборатории изготовили ФВС стандартного размера для телевизионных камер, в котором каждая горизонтальная строка содержит вдвое больше элементов коллектирования заряда по сравнению с большинством других ФВС на ПЗС.

В состав этого n-канального МОП-прибора входит матрица 488*780 элементов изображения, каждый из которых имеет размер 11,5*27 мкм. Половина из них (244*780) образует стандартную область формирования изображения с размером по диагонали 11 мм. Остальные элементы покрыты непрозрачным алюминиевым экраном и выполняют функцию аналогового буферного ЗУ, распределяющего область формирования изображения и выходные регистры ФВС.

244 затвора, предотвращающие расплывание изображения, каждый из которых представляет собой поликремниевую полоску размером 3 мкм*8,8 мм, расположены только в светочувствительной области ФВС, объясняет Ярослав Гинецек, один из руководящих работников лаборатории и изобретатель нового метода. Вся область, занимаемая этими затворами, оптически активна (светочувствительна).

Стоковые структуры, предотвращающие расплывание, и связанные с ними барьеры, которые делаются рядом с каждым светочувствительным элементом, могут занимать до 6 мкм на поверхности кристалла, «причем половина этого пространства не воспринимает световой сигнал»,— отмечает Гинецек, который к тому же является и изобретателем ПЗС с виртуальной фазой1{Электроника, 1982, №2, с.3}. Одна возможная альтернатива — это сделать скрытые стоковые области под элементами, так что избыточные заряды будут оттягиваться в них в вертикальном направлении. Однако Гинецек считает, что при таком решении часть сигнала в области длинных волн будет просто теряться, поскольку соответствующие этим волнам носители в основном генерируются в объеме подложки под элементами.

Притягивая к себе положительные дырки из областей подложки p-типа и каналоограничительных областей, находящихся по краям светочувствительных ПЗС-элементов, затворные структуры, предотвращающие расплывание, работают в кристалле компании TI с тактовыми сигналами, которые последовательно подают на них положительные и отрицательные напряжения. При отрицательном напряжении к границе окисел-кремний под затвором притягиваются положительно заряженные дырки.

Эти дырки остаются затем под затворами до тех пор, пока на них не будет подано положительное напряжение, под действием которого электроны из активных областей прибора будут двигаться к этой границе и рекомбинировать здесь с дырками. Пороги срабатывания структур, предотвращающих расплывание, можно задать подбором амплитуды тактовых импульсов и величины положительного потенциала, прикладываемого к затворам [pp.51,52].

Дж. Роберт Лайнбек

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 56, No.22 (678), 1983г - пер. с англ. М.: Мир, 1983, стр.8

Electronics Vol.56 No.22 November 3, 1983 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Приборы с зарядовой связью





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


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19831103Elc006.shtml