На основе ПЗС, таким образом, можно строить сдвиговые регистры по-

добно регистрам на триггерах и других элементах в виде однотактных, двух-

тактных и трёхтактных схем. Рассмотрим работу ПЗС на примере трёхтактногосдвигового регистра (рис. 5.2, а).

Этот прибор состоит из трёх секций: входной, секции переноса и выход-ной секции.

Входная секция включает в себя исток с P+-областью под ним и входной

затвор, выполняющий роль ключа для управления движением дырок из диффу-зионной P+

-области истока в первую потенциальную яму. Секция переноса состоит из ряда затворов, управляющих потенциалом на границе кремний – диоксид кремния. Эти затворы соединены между собой че-

рез два. Напряжения на затворах секции переноса имеют вид импульсов раз-личной амплитуды, которые сменяют друг друга циклической перестановкой (рис 5.2, б - д). При этом потенциальные ямы перемещаются к выходу прибора, увлекая за собой пакеты носителей заряда – дырок. Выходная секция включает в себя p-n- переход стока. Он смещён в об-ратном направлении и предназначен для экстракции дырок из подходящих к нему потенциальных ям.Если к электроду 1 при наличии проводящего канала под входным затво-ром приложить отрицательное напряжение, превышающее по абсолютному значению пороговое

пор вх U U>, то под первым затвором образуется глубокая потенциальная яма, куда поступают неосновные носители, и где они хранятся. Для передачи зарядового пакета к соседнему электроду прикладывается боль-

шее отрицательное напряжение – напряжение записи, при этом напряжение на входном затворе снимается (исчезает проводящий канал). Напряжение записи создаёт более глубокую яму под этим электродом и образует продольное элек-трическое поле в области, разделяющей электроды. После переноса зарядового пакета в потенциальную яму потенциал элек-трода снизится до напряжения хранения. При следующих тактах изменения на-пряжения на электродах в цепи переноса будет происходить дальнейшее про-движение зарядового пакета к выходной цепи. Если в потенциальной яме, под-ходящей к p-n- переходу стока, отсутствует информационный зарядовый пакет, изменение тока в зарядовой цепи происходить не будет. Использование в вы-ходной цепи МДП-транзистора позволяет осуществить неразрушающее считы-вание зарядов пакета. Когда информационный зарядовый пакет переместится в потенциальную яму, на границу к p-n-переходу стока, дырки втягиваются в об-ласть стока. Это вызывает появление импульса тока или изменение напряжения

на стоке. Для записи логического нуля на входной затвор не должно быть пода-но отрицательного напряжения. В этом случае не будет инжекции дырок из P+-области истока в потенциальную яму под первым затвором и в ней может оказаться только относительно небольшой заряд дырки Qд, связанный с непол-ным опустошением ямы на предыдущих тактах работы прибора.
89. Параметры приборов с зарядовой связью

ПЗС является типично динамическим устройством и имеет нижний и

верхний предел тактовых частот импульсов напряжения, питающих секцию пе-

реноса.

Нижний предел тактовой частоты определяется токами, связанными с те-

пловой генерацией носителей и в принципе не отличается от обратного тока

экстракции через p-n-переход. Заметное накопление дырок в пустых потенци-

альныхямах может произойти за время от сотых долей до единиц секунд. Та-

ким образом, нижний предел тактовой частоты составляет обычно единицы -

десятки килогерц.

Верхний предел тактовой частоты определяется временем перетекания

заряда из одной потенциальной ямы в другую (порядка единиц наносекунд).

Поэтому верхний предел тактовых частот определяется десятками мегагерц.

В диапазоне рабочих частот в ПЗС не происходит полной передачи ин-

формационного пакета из одной потенциальной ямы в другую, что связано с

явлениями захвата носителей заряда поверхностными энергетическими уров-

нями, ловушками захвата. Поэтому для уменьшения этого влияния необходимо

уменьшать плотность поверхностных состояний, использовать углубленный

канал, что резко снижает потери на захват носителей. Для оценки рассматри-

ваемого эффекта захвата носителей в ПЗС вводится параметр эффективности

передачи заряда или коэффициент потерь (неэффективность передачи)

. Коэффициент потерь составляет менее 10 η − =1 Kп-9-10-5.

Чтобы уменьшить потери информационного заряда, используют схемы регенерации, представляющие собой усилители. Сигнал с ПЗС усиливается в соответствии с формированием его уровней, а затем производится запись информации в цепочку ПЗС.

Кроме этих параметров, ПЗС характеризуются амплитудой рабочих напряжений и величиной рассеиваемой мощности. Управляющее напряжение лежит в пределах 10-20 В.