Содержание
- 2. ПЗС и КМОП 2
- 3. ПЗС ПЗС и КМОП-сенсоры представляют собой матрицу, состоящую из набора фотоприемников — пикселей, способных преобразовывать световую
- 4. Линейный датчик 4
- 5. Линейный датчик Линейный датчик - это датчик с самой простой организацией. В нём все ячейки выстроены
- 6. Односекционный матричный ПЗС 6
- 7. Односекционный матричный ПЗС Для получения двумерного изображения ячейки ПЗС организуют в матрицу. Считывание зарядовых пакетов из
- 8. ПЗС с кадровым переносом 8
- 9. ПЗС с кадровым переносом ПЗС с кадровым переносом разделён на две секции: открытую свету секцию накопления
- 10. ПЗС с межстрочным переносом 10
- 11. ПЗС с межстрочным переносом В ПЗС с межстрочным переносом рядом с каждым столбцом светочувствительных ячеек располагается
- 12. КМОП Рисунок 5. А - Арихитектура КМОП-матрицы компании Micron Technology, Б – КМОП матрица. 12
- 13. КМОП Рассмотрим принцип действия КМОП-матриц. На Рисунок 5. А приведена архитектура сенсора компании Micron Technology. Не
- 14. Кадровый и скользящий затвор Рисунок 6. Принцип формирования изображения при кадровом и скользящем затворах 14
- 15. Кадровый и скользящий затвор Применительно к КМОП-датчикам различают два способа формирования изображения на кристалле или, что
- 16. Конвейерный режим Рисунок 7. Временная диаграмма конвейерного режима (Master) 16
- 17. Конвейерный режим Кадровый затвор существует в двух модификациях: конвейерном (pipelined) и триггерном (triggered). В конвейерном режиме
- 18. Триггерный режим матрицы Рисунок 8. Временная диаграмма триггерного режима (Master) 18
- 19. Триггерный режим матрицы Триггерный режим матрицы – это режим ожидания, работа начинается по внешнему сигналу. Сначала
- 20. Конвейерный и триггерный режим В конвейерном, и в триггерном режиме существуют две модификации – ведущего (Master)
- 21. Рисунок 9. Структуры обычного КМОП-датчика А и датчика JET с глубокими p- и n-карманами Б 21
- 22. Структуры КМОП-датчика JET с глубокими p- и n-карманами Пиксел обычного датчика изображения содержит диод, образованный карманом
- 23. Черный кремний Рисунок 10. "черный кремний" 23
- 24. Черный кремний "Черный кремний" – материал, который, в 100–500 раз превосходит обычный кремний по светочувствительности. Ученые
- 26. Скачать презентацию
ПЗС и КМОП
2
ПЗС и КМОП
2
ПЗС
ПЗС и КМОП-сенсоры представляют собой матрицу, состоящую из набора фотоприемников
ПЗС
ПЗС и КМОП-сенсоры представляют собой матрицу, состоящую из набора фотоприемников
Прибор с зарядовой связью — полупроводниковый прибор, представляющий собой матрицу или линейку изолированных от подложки затворов (МДП-структур), под которыми может происходить перенос к стоку информационных пакетов неосновных носителей заряда, либо инжектированных из истока, либо возникших в подложке из-за поглощения оптического излучения.
3
Линейный датчик
4
Линейный датчик
4
Линейный датчик
Линейный датчик - это датчик с самой простой
Линейный датчик
Линейный датчик - это датчик с самой простой
Линейные ПЗС применяются там, где требуется одномерное изображение, например, в считывателях штрих-кодов, или в сканерах, где движение вдоль второй координаты осуществляется путём механического перемещения линейки.
5
Односекционный матричный ПЗС
6
Односекционный матричный ПЗС
6
Односекционный матричный ПЗС
Для получения двумерного изображения ячейки ПЗС организуют
Односекционный матричный ПЗС
Для получения двумерного изображения ячейки ПЗС организуют
Недостаток такого устройства очевиден: во время всего переноса зарядовых пакетов, как по горизонтали, так и по вертикали, светочувствительные ячейки продолжают поглощать падающий на них свет. Поэтому использовать односекционную матрицу ПЗС можно только при условии, что во время переноса зарядов световой поток прерывается. Этого можно достичь применением механического затвора или импульсного осветителя.
7
ПЗС с кадровым переносом
8
ПЗС с кадровым переносом
8
ПЗС с кадровым переносом
ПЗС с кадровым переносом разделён на две
ПЗС с кадровым переносом
ПЗС с кадровым переносом разделён на две
Отметим, что во время быстрого кадрового переноса свет всё-таки попадает на светочувствительные ячейки, что вызывает смаз изображения. Смаз особенно заметен, когда в сюжете есть яркие детали. Окончательно избавиться от него можно, опять же, при помощи механического затвора или импульсного источника света.
9
ПЗС с межстрочным переносом
10
ПЗС с межстрочным переносом
10
ПЗС с межстрочным переносом
В ПЗС с межстрочным переносом рядом с
ПЗС с межстрочным переносом
В ПЗС с межстрочным переносом рядом с
11
КМОП
Рисунок 5. А - Арихитектура КМОП-матрицы компании Micron Technology, Б –
КМОП
Рисунок 5. А - Арихитектура КМОП-матрицы компании Micron Technology, Б –
12
КМОП
Рассмотрим принцип действия КМОП-матриц. На Рисунок 5. А приведена архитектура
КМОП
Рассмотрим принцип действия КМОП-матриц. На Рисунок 5. А приведена архитектура
Участок, непосредственно воспринимающий оптическое излучение (пиксель), представлен на Рисунок 5. Б. Наличие у каждого пикселя своего собственного усилителя является очень существенным отличием от ПЗС-датчиков, которые не обладают такой возможностью интеграции. Кроме этого, с помощью простой XY-адресации можно считывать информацию не со всей структуры, а с определенной ее части или вообще отдельной области.
Полупроводниковая КМОП-матрица снабжена системой микролинз, каждая из которых располагается непосредственно над пикселем и фокусирует падающий свет на фотодетектор. С целью предотвращения попадания этого излучения на подложку, что может сгенерировать дополнительные заряды и привести к нежелательным наводкам, подложка защищена специальным непрозрачным металлическим слоем.
13
Кадровый и скользящий затвор
Рисунок 6. Принцип формирования изображения при кадровом и
Кадровый и скользящий затвор
Рисунок 6. Принцип формирования изображения при кадровом и
14
Кадровый и скользящий затвор
Применительно к КМОП-датчикам различают два способа формирования
Кадровый и скользящий затвор
Применительно к КМОП-датчикам различают два способа формирования
15
Конвейерный режим
Рисунок 7. Временная диаграмма конвейерного режима (Master)
16
Конвейерный режим
Рисунок 7. Временная диаграмма конвейерного режима (Master)
16
Конвейерный режим
Кадровый затвор существует в двух модификациях: конвейерном (pipelined) и
Конвейерный режим
Кадровый затвор существует в двух модификациях: конвейерном (pipelined) и
17
Триггерный режим матрицы
Рисунок 8. Временная диаграмма триггерного режима (Master)
18
Триггерный режим матрицы
Рисунок 8. Временная диаграмма триггерного режима (Master)
18
Триггерный режим матрицы
Триггерный режим матрицы – это режим ожидания,
Триггерный режим матрицы
Триггерный режим матрицы – это режим ожидания,
19
Конвейерный и триггерный режим
В конвейерном, и в триггерном режиме существуют
Конвейерный и триггерный режим
В конвейерном, и в триггерном режиме существуют
Режим скользящего затвора по функциональности эквивалентен триггерному режиму ведущего устройства, с той разницей, что запуск может осуществляться как по внешнему сигналу, так и от внутреннего генератора (в зависимости от установок программно доступных регистров).
20
Рисунок 9. Структуры обычного КМОП-датчика А и датчика JET с глубокими
Рисунок 9. Структуры обычного КМОП-датчика А и датчика JET с глубокими
21
Структуры КМОП-датчика JET с глубокими p- и n-карманами
Пиксел обычного датчика изображения
Структуры КМОП-датчика JET с глубокими p- и n-карманами
Пиксел обычного датчика изображения
Специалисты JET предложили легировать структуру каждого пиксела двумя примесями для формирования дополнительных глубоких карманов n- и p-типа. В такой структуре фотодиод формируют глубокий карман n-типа и эпитаксиальный слой или подложка p-типа. Анод диода (n-область) через обычный n-карман присоединен к n+-области истока транзистора сброса. При этом оба МОП-транзитора (сброса и истоковый повторитель) расположены, как в обычном датчике, в p-кармане (рисунок 9Б).
22
Черный кремний
Рисунок 10. "черный кремний"
23
Черный кремний
Рисунок 10. "черный кремний"
23
Черный кремний
"Черный кремний" – материал, который, в 100–500 раз превосходит
Черный кремний
"Черный кремний" – материал, который, в 100–500 раз превосходит
Таким образом, обработанный кремний может поглощать больше света видимого диапазона, а также, в отличие от традиционно используемого в полупроводниковой электронике кремния, поглощать и ИК-излучение. При этом подача небольшого напряжения на черный кремний приводит к тому, что фотон высвобождает значительно больше электронов в валентной зоне, т.е. материал сильнее реагирует на слабый сигнал.
23