Матрица на приборах с зарядовой связью Советский патент 1993 года по МПК H01L27/148 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для формирования сиг-налов изображения, в качестве запоминающего устройства, а также для обработки аналог.овой информации.

Известна матрица нз; приборах с зарядовой связью. Эта Матрица конструктивно срДёрлит секцию накоЬл ния, секцию памяти, выходной сдвиговыйрегистр с устройствамиввод -рывЬДа информации,

Недостатком такой матрицы является невозможность выделения движущихся обьестов на фоне стационарного изображе НИЯ ;.;.;. ;-:;. - : / , . ., /. Л

Наиболее близким техническим реше1т1Ием Является матрица на приборах с зарядовой связью. состоящая из: секции накоп пения, Двух секций памяти с вы одными Сдвиговыми регистрами, снабжейиыми устройствами ввода-вывода информации.

такая конструкция матрицы дает возможность выделения контуров движущихся объектов нд фоне етационарногбизображе. Ния, но ее быстр0дейс т.0иё и эффективность переноса заряда рпределяются длиной бита в сдвиговыхpervtctpax, равной щиринебита в секции накопления, и могут достигать неудовл;е творительно:низкогозна«ения.

1(елью изобретения является снижение неэффективности переноса заряда и увеличение быстродейртеия матрицы.

Цель достигается тем, что в матрице на приборах с зарядовой связью, состоящей из секции накопления и двух секций памяти с выходнь1|/1и сдви;гов1)ми регистрами, снабженными ЙТрОй;Ствами ввода-вывода информации, одна секция памяти, имеющая зарядовую связь с секцией накопления, выполнена в виде трапеции, MeHbufee основанйе которой обращено к выходному сдвиговому регистру, а другая секция памяти выполнена в виде прямоугольника, две Ьтрронь которого имеют зарядовую связь с выходными сдвиговыми, регистрами и разны меньшему основанию секции памяти, выполненной в виде трапеции. Выполне; нйе секции памяти в виде трапеции: дает возможность уменьшения длины электродрв переноса в вь1ходных сдвиговых регистрах.

На чертеже показана предлагаемая матрица. Матрица содержит секцию накопления оптической информации 1, имеющую зарядовую связь с секцией памяти 2, выполнёйной в виде трапеции и связанной с регистром 3. секцию памяти 4, связанную с регистром 5, регистры устройства вывода информации 6, 7, входные устройства 8. 9, каналы переноса 10.

Быстродействие прибора определяется самым медленным процессом, происходящим на завершающей стадии переноса заряда, При достаточно большой длине электродов (краевые поля отсутствуют) таким процессом является тепловая диффузия. Сигнальный заряд, находящийся в это время под электродами, убывает экспоненциально с постоянной времени

Тдифф

(1)

где L - длина электрода;

D - коэффициент термической диффузии.-. . „ -..-, -I . . ; . .. , ; „

Таким образом, очевидно, что с уме ньшением длинь электррдрв быстродействие матрицы возрастает. При достаточно малой длине электродов переноса возникают краевые поля, которые существенны даже при мапь1х плотностях заряда, т.е. на завершающей стадии переноса информационного заряда, и играют в процессе переноса решающую ррль. Напряженность электрического поля согласно (I) определяется выражением

5xd/L

d и /

6,5

(2)

иГ I 5xd/L + 1

где Екр - напряженность краевого поля;

d- Толщина бкисла;

L - длина электрода;

X(j-ширина обедненной области;

и-разность напряжения, приложенного к соседним электродам

Таким образрм, для повышения напряженности краевого поля и, как следствие. Повышения предельной рабочей частоты матрицы, необходимо уменьшить длину электродов.

.Все сказанное можно отнерти и к неэффективности переноса заряда. Уменьшая длину электродов, мы ускоряем процесс переноса остатка сигнального заряда, что следует из (1) и (2). Это снижает неэффективность переноса заряда при заданной рабочей частоте.приборов.

Матрица на основе приборов с зарядовой сёязью: выполнена на полупроводниковой пластине кремния п-типа проводимости,.ориентации (100). с удельным сопротивлением 20 Омсм по трехслойной поликремниевой технологии. Легирование электродов производится примесью р-типа проводимости например бором. Устройство вв:рда и вывода информации представляет собой диффузионные области, изготовленные лёгиррванием подложки примесью р-типа - бором. Области стоп-диффузий, ограничивающие каналы переноса в матрице, образованы легированием подложки примесью пгтипа мышьяком. Устройство работает следующим образом. Накопление оптической информации происходит в секции накопления опдической информации 1, далее накопленная информация сдвигается в секцию памяти 2 и хранится там во время накопления следующего кадра, далее происходит сдвиг информации из секции памяти 2 через регистр 3 во вторую секцию памяти 4 и из секции информации 1 в секцию памяти 2. Из секций памяти 2 иЗ информация синхронно считывается выходными сдвиговыми регистрами . 3,5 и устройствами вывода информации 6,7, вычитание информации двух последовательных кадров осуществляется .на в«ещнем дифференциальном усилителе. Таким образом, происходит выделение движущихся объектов на фоне стационарного изображения. Входные устройства 8. 9 служит для введения фонового заряда. Продвижение информации в секции памяти 2 происходит по каналам переноса 10, конфигурация хоФормула изобретения - МАТРИЦА НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДбВОЙ связью, состоящая из секции накопления, . двух секций памяти с выходными сдвиговыми регистрами, снабженными устройствами ввода-вывода йн,формации,.отличающаяся тем, что, с целью Гснижейия неэффективности переноса зв ряда и увеличения быстродействия матриторых определяет необходимый рйзмер ячейки переноса регистров. Путь информационного заряда по матрице обозначен стрелками на чертеже. Таким образом, возможно уменьшение длины ячейкипереноса регистров, по сравнению с шириной-ячейку в секции накопления, чем и достигается уменьшение незффективности перенбса заряда и увеличение быстродействия матрицы. Использование выполненной в виде трапеции секции памяти, имеющей зарядовуюсвязь с секцией накопления, и уменьшеН1Ш { змеров секции памяти позволяет увеличить рабочую частоту матрицы для селекции движущихся объектов на 50%, не увеличивая при этом неэффективность переноса заряда, что может найти применение вполупроводниковой технике и может быть использовано дляформирователя сигналов изображения в качестве запоминаю- щего устройства, а также линии задержки аналоговой информации. 6) Приборы с зарядовой связью под ред. М. Хоувза, Д. Моргана, перевод с английского. Энергоиздат М.; 1981, с 45, 46. Авторское свидетельство СССР Мг 786742 кл. И 01 L 27/10 1980. цы, одна секция памяти,. имеющая зарядовую Связь с секцией накопления, выполнена в виде трапеции, меньшее основание которой обращено к выходному сдвиговому регистру, а другая секция паяти выполнена в виде прямоугольника, ве стороны которого имеют зарядовую вязь с выходными сдвиговыми регистоаи и равны меньшему основанию амяти, выполненной в виде трапеции.