МАТРИЧНЫЙ ПРИБОР С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ Советский патент 1994 года по МПК H01L27/148 

Изобретение относится к приборам с зарядовой связью (ПЗС) и может применяться для создания приемников изображения, запоминающих устройств и других изделий электронной техники.

Известен матричный ПЗС, содержащий горизонтальные и вертикальные регистры сдвига, электроды переноса которых присоединены к отдельным шинам тактового питания. Недостатком указанного матричного ПЗС является очень большое число шин тактового питания, а значит соединений, что приводит к снижению надежности и выхода годных.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является матричный ПЗС, содержащий горизонтальные и вертикальные регистры сдвига, электроды переноса которых соединены шинами тактового питания.

Однако общее количество шин тактового питания в известных матричных ПЗС все же велико из-за наличия двух раздельных систем питания. Это ведет к большому числу соединений, а следовательно, снижает надежность и выход годных ПЗС при изготовлении.

Цель изобретения - упрощение конструкции матричного ПЗС за счет уменьшения числа шин тактового питания.

Указанная цель достигается тем, что в матричном ПЗС, содержащем горизонтальный и вертикальные регистры, электроды переноса которых подсоединены к шинам тактового питания, электроды тактов, по крайней мере, кроме одного, вертикальных регистров имеющие общие шины питания с соответствующими электродами горизонтального регистра. Прибор упрощается: уменьшается общее число шин тактового питания, количество соединений и возрастают надежность и выход годных при изготовлении.

На чертеже схематически изображен фрагмент матричного ПЗС (вид сверху) с трехтактовым питанием обоих регистров.

Матричный ПЗС содержит на общей полупроводниковой подложке, например, из кремния р-типа проводимости с концентрацией примеси 10¹⁴см^-3 вертикальные регистры сдвига с электродами переноса 1 и каналом переноса 2, имеющим боковые ограничения 3, и горизонтальный регистр сдвига с электродами переноса 4 и каналом переноса 5 с боковым ограничением 6, при этом канал переноса 2 соединяется с каналом 5.

Электроды могут быть изготовлены, например, из поликристаллического кремния с достаточно высокой электропроводностью 20 Ом/□, боковое ограничение 6 может быть выполнено в виде областей полупроводниковой подложки, обогащенных основной примесью до концентрации 10¹⁸ см^-3. Электроды 4 присоединены к системе шин тактового питания ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃,, а электроды 1 подключены следующим образом: электроды первого такта - к шине ϕ₁ , а электроды второго такта к шине ϕ₂. Электроды третьего такта вертикальных регистров подключены к отдельной шине Ф.

При работе ПЗС в систему тактового питания ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃ подаются обычные импульсы трехтактового питания с амплитудой U₁, следующие с определенной тактовой частотой f. Полярность импульсов в рассматриваемом примере положительна. К шине Ф приложено импульсное напряжение также положительной полярности, но большей амплитуды U₂ > U₁и меньшей частоты F < f. При том должно выполняться соотношение f/F = n, где n - количество ячеек горизонтального регистра (при трехтактовом питании n втрое меньше числа электродов 4). Длительность импульсов на шине Ф должна почти достигать периода их следования, когда скважность близка к единице.

Описанный режим питания ПЗС приводит к тому, что пока идет перенос заряда в горизонтальном регистре, в вертикальных регистрах переноса нет, зарядовые пакеты с максимальной величиной, пропорциональной (U₂-U₁), находятся под электродами 1 третьего такта вертикальных регистров. Когда перенос заряда в горизонтальном регистре окончен, а на шине Ф установилась пауза между импульсами, происходит сдвиг зарядовых пакетов на одну ячейку вертикальных регистров в направлении, указанном стрелкой, и горизонтальный регистр вновь заполняется пакетами заряда. Затем вновь начинается перенос заряда по горизонтальному регистру, и цикл повторяется.

Изобретение позволяет увеличить надежность матричных ПЗС и выход годных при их изготовлении благодаря уменьшению числа внутри - и межсоединений шин тактового питания с электродами переноса и с внешними выводами соответственно. Кроме того, обеспечивается возможность построения гибридных сборок из модулей матричных ПЗС с плотной стыковой модуля с себе подобными по трем сторонам за счет возможности вывода всех контактных площадок на четвертую сторону.

МАТРИЧНЫЙ ПРИБОР С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ, содержащий горизонтальный и вертикальные регистры сдвига, электроды переноса которых соединены шинами тактового питания, отличающийся тем, что, с целью его упрощения за счет уменьшения числа шин, электроды тактов, по крайней мере, кроме одного, вертикальных регистров имеют общие шины с соответствующими электродами горизонтального регистра.