Приемники рентгеновского излучения с матрицей фотодиодов

В них используются 2 процедуры: получение аналогового видимого изображения и преобразования этого изображения в цифровое. В настоящее время последняя процедура часто выполняется с помощью твердотельных видиконов (пзс-матрицы). ПЗС –приборы зарядовой связи.

В этих устройствах видимое изображение преобразуется в цифровой кодовый сигнал с помощью различных устройств, но чаще всего с помощью приборов заряженной связи. Используют матрицы из множества строк, каждая из которых реализована на приборах ЗС.

Матрица ПЗС прибора содержит n строк, которые могут переключаться с помощью коммутатора строк 2, а выход каждой строки при этом подключается к выходному устройству (регистру 3). Схема одной строки показана на рис.а, для случая когда используется двухтактное управление работы матрицы. Из строк слагается общее изображение. Матрицы изготавливают на п/п пластине (обычно кремниевой), на поверхность которой нанесен тонкий слой оксида кремния SiO2 (диэлектрик), а на поверхность оксида нанесены микроскопические полупрозрачные металлические электроды 3 и 4. При работе каждой строки и матрицы в целом различают 2 периода: экспонирования (засветка) источником внешнего оптического излучения и считывание, возникающее в строках матрицы заряда. При засветке к электродам 3 и 3' подводится отрицательное напряжение. В случае, когда пластина 1 выполнена из п/п с n проводимостью. Тогда в момент засветки образующиеся положительные заряды в теле пластины будут концентрироваться под электронами 3, 3' (пакеты зарядов). Количество электричесва зависит от интенсивности освещения участка проводника, на котором находится электрон. Это называется явление внутреннего фотоэффекта. После этого экспозиция выключается и начинается считывание, при котором поочередно на электродах 4 и 3 меняются значения отрицательных напряжений. На рисунке а показан случай, при котором на электродах 4, 4', 4'' напряжение равно 0. А 3, 3' и 3'' отличен от нуля.

Второй случай обратный. При этом пачки зарядов начинают передвигаться вдоль строки под действием электрического поля на электродах 3, 3' и 3'' как показано на рисунке. И в положении показанном на рисунке б пачки пакетов зарядов оказываются под электродами 4, 4' и 4''.

В следующем такте работы устройства опять потенциал электродов 4 = 0, а 3, 3' и 3'' отличным от нуля. Как видно между электронами 3 и 4 связь происходит за свет заряда. Отсюда и название. Через несколько циклов пачки зарядов подходят к p-n переходу и открывают его. Т.е. ток, протекающий через p-n переход будет определяться количеством зарядов, которые несет каждая пачка. А это количество определяется количеством квантов уступивших каждому момент засветки.

Частота переключения полярности составляет десятки/сотни МГц, поэтому считывание информации происходит с громадной скоростью. После считывания информации в одной строке коммутатор строк подключает строку 4' и тд. В результате по этим сигналам образуется изображение. Обычно ПЗС матрицы составляют основы фото/видео камер. Т.е изображение на матрицу посылается из объектива, который направляется на объект съемки.

В основе ПЗС лежит использование МОП конденсаторов (диодов). МОП- металл оксид полупроводник, или МПД – металл проводник диэлектрик.