Приборы с зарядовой инжекцией

В ФПЗС видеосигнал формируется последовательным перемещением зарядовых пакетов из одной потенциальной ямы в другую, пока не будет преобразован выходным устройством в импульс напряжения или тока. Между тем можно считывать без многочисленных переносов — методом зарядовой инжекции (ФПЗС). Суть метода заключается в том, что при снятии с электрода МОП-емкости обедняющего смещения емкость возвращается в равновесное состояние, потенциальная яма исчезает, носители заряда больше не удерживаются электрическим полем и диффундируют в подложку, постепенно рекомбинируя в ней с носителями противоположного знака. Измеряя протекающий в результате этого ток подложки, можно судить о величине зарядового пакета. Одномерный ФПЗС представляет собой линейку МОП-емкостей, которые сначала подсоединяют с помощью МОП-ключей к опорному источнику и затем отсоединяют, оставляя под плавающим потенциалом в состоянии обеднения. В результате накопления зарядов в потенциальных ямах плавающий потенциал МОП-емкостей изменится пропорционально величине зарядовых пакетов. С помощью других ключей МОП-емкости поочередно соединяют с подложкой, осуществляя тем самым инжекцию зарядов. В одномерном ФПЗИ МОП-емкости могут располагаться на любом расстоянии друг от друга, поскольку зарядовая связь и перенос зарядов отсутствуют.

В двумерных ФПЗИ необходим, по крайней мере, один перенос зарядового пакета. Элемент ФПЗИ матрицы образован двумя МОПемкостями, соединенными зарядовой связью. Один из электродов каждой пары присоединен к горизонтальной (строка), другой — к вертикальной (столбец) шине, как показано на рис. 4.16, б.

Если подать обедняющее смещение на столбцы, под присоединенными к ним электродами можно накопить зарядовые пакеты. Зарядовые пакеты можно перемещать из-под столбцовых электродов в потенциальные ямы заряженных до плавающего потенциала строчных электродов (и обратно), а затем, поочередно закорачивая строчные электроды на подложку, считывать информацию. Необходимость двух электродов в двумерном ФПЗИ очевидна. Если бы были одни столбцовые электроды, то считать удалось бы только весь столбец, зарядовые пакеты при этом смешались бы. Перевод зарядовых пакетов под строчные электроды позволяет считывать информацию в точке пересечения строки и столбца.

Считывание инжекцией заряда непосредственно в подложку обладает высокой инерционностью. На рис. 4.17 показано более современное так называемое параллельное считывание. Ключи К_: — К₄ присоединяют все столбцы к источнику опорного напряжения, а затем отключают, оставляя под плавающим потенциалом.

Из-за этого изменение плавающего потенциала будет небольшим и трудно выделяемым среди тактовых помех.

Рис. 4.17. Параллельное считывание в ФПЗИ.