Инфракрасные системы «смотрящего» типа

МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ НА ПЗС

В ПЗС используется свойство МОП-структур хранить пакеты неосновных носителей заряда в локализованных потенциальных ямах под электродами на границе окисел-крем­ний. Управляя процессом образования потенциальных ям в смежных ячейках путем по­дачи на электроды импульсного напряжения в соответствующей последовательности, можно выполнить направленный перенос заряда. Такие устройства называются ПЗС - регистрами сдвига. На их основе и создаются ПЗС-мультиплексоры.

В качестве примера на рис. 10.4 показана структурная схема трехфазного матрично­го ПЗС-мультиплексора, используемого для считывания сигнала матрицы фотодиодов с барьером Шотки (ФДШ) (на схеме обозначено: Гсбр - напряжение сброса; Упш - напря­жение питания; УВЬ1Х - выходное напряжение), на электроды которого для обеспечения переноса заряда необходимо подавать три импульсные последовательности напряже­ний — фаз.

Мультиплексор содержит вертикальные и один горизонтальный ПЗС-регистры сдвига (фазы вертикальных регистров обозначены буквами Ф, Фг, Фъ горизонтального - Ф4, Ф5, Ф6). Фотодиоды Шотки и накопительные ячейки мультиплексора расположены вдоль вертикальных регистров сдвига. Накопительные ячейки образованы входным за­твором Си электродом накопления С2 и выходным затвором <73. В процессе накоп-

9 Инфракрасные системы «смотрящего» типа

Ления при открытом входном за­творе С] фототок, генерируемый фотодиодом, инжектируется в по­тенциальную яму, образующуюся под электродом накопления С2. По завершении процесса накопления затвор С?1 закрывается и открывает­ся выходной затвор (73, благодаря чему накопленный заряд передает­ся под электрод первой фазы вер­тикального ПЗС-регистра сдвига. После этого затвор закрывается, и на его электрод подается потен­циал накопления - ячейка подго­тавливается к накоплению заряда в следующем кадре. Такая схема ввода сигнала в регистр сдвига на­зывается прямой инжекциеи. а другой возможной схеме ввод сигнала осуществляется путем модуляции затвора МОП-транзистора.

Вертикальные ПЗС-регистры сбрасывают зарядовые пакеты, соответствующие строкам изображения, в горизонтальный, который переносит их к выходу мультиплек­сора. Для считывания зарядовых пакетов на выходе используется обратносмещенный диод //вых. Заряд для интегрирования передается на затвор МОП-транзистора, располо­женного на одном кристалле с ПЗС и работающего в режиме истокового повторителя. Напряжение на затворе транзистора должно быть сброшено до передачи следующего зарядового пакета.

Шумы в ПЗС, проявляющиеся в форме флуктуаций числа носителей в зарядовых пакетах, имеют ту же природу, что и шумы полевых МОП-транзисторов. К ним отно­сятся 1//-шум, обусловленный захватом носителей поверхностными состояниями, а также флуктуации числа термически генерированных носителей.