Твердотельные преобразователи свет-сигнал

Реализуются на приборах с зарядовой связью, а так же на их способности накапливать, хранить и перемещать зарядовые пакеты.

ПЗС формируются на основе МОП конденсаторов, которые представляют собой полупроводник с диэлектрической подложкой. Если, используя полупроводник p-типа, на металлический затвор подать положительный потенциал, то под действием электрического поля основные носителя зарядов устремятся вглубь полупроводника и под затвором образуется потенциальная яма, то есть область, обедняемая основными носителями. Глубина потенциальной ямы будет зависеть от приложенного напряжения, толщины и диэлектрической проницаемости. Если в потенциальную яму поместить зарядовый пакет из неосновных носителей зарядов, то он может храниться достаточно долго. Так как основных носителей зарядов в яме нет, то и рекомбинировать будет не с чем.

Если рядом расположить 2 МОП конденсатора с общей полупроводниковой подложкой и на затворы подавать различное напряжение, то под одним из затворов будет формироваться более глубокая потенциальная яма и зарядовые пакеты. Если после формирования зарядовых пакетов поменять значение потенциалов зарядов, то под вторым затвором сформируется более глубокая потенциальная яма и зарядовый пакет «перетечет» в нее

За счет данной особенности можно осуществить перенос зарядовых пакетов МОП конденсаторов в больших количествах используя прямоугольные импульсы различной амплитуды, что существенно упрощает процесс развертки. Таким образом, при функционировании твердотельных преобразователей свет-сигнал можно выделить два этапа:

- наполнение зарядовых пакетов

- этап их переноса

Разделение этих этапов между собой может быть посредственным или временным.

При временном разделении сначала происходит процесс накопления заряда, после чего механически прекращается доступ к источнику света и происходит процесс переноса заряда. Данный способ применяется при преобразовании статического изображения.

При пространственном разделении используется две отдельные области МОП конденсатора (наполнения и переноса), разделенные между собой металлическим затвором. Сначала происходит процесс наполнения заряда, после чего «открывается» металлический затвор и сформированные зарядовые пакеты перемещаются из области наполнения в область переноса. После чего металлический затвор «закрывается» и в области накапливания происходит накапливание новых зарядовых пакетов, а в области переноса – перенос поступивших туда. Данный способ разделения применяется при формировании подвижных изображений.

Твердотельные преобразователи свет-сигнал делятся на линейные и объемные.

Линейные преобразователи представляют собой МОП конденсаторы, соединенные между собой по одной линии. Данные преобразователи используются в сканерах, камерах, факсах.

Объемные преобразователи представляют собой МОП конденсаторы, соединенные друг с другом в одной плоскости. Они используются в фото- и кинокамерах и других устройствах, в которых применяется электронная развертка. В объемном преобразователе свет-сигнал используется построчный или покадровый перенос зарядовых пакетов.

При построчном переносе, фотомишень преобразователя разбивается на отдельные строки, каждой из которых будет соответствовать своя отдельная область переноса, считывание зарядовых пакетов из которых будет осуществляться последовательно.

При покадровом переносе, фотомишени преобразователя будет соответствовать отдельная область хранения, в которую зарядовые пакеты будут перемещаться, а за тем последовательно считываться.

Твердотельные преобразователи свет-сигнал обладают следующими достоинствами:

- низкая потребляемая мощность

- небольшие габариты

- простая система развертки

- высокая надежность и долговечность.

Благодаря этим достоинствам, на сегодняшний день, в качестве преобразователя свет-сигнал используются твердотельные преобразователи.