Способ преобразования импульсного излучения в электрический сигнал с помощью прибора с зарядовой связью Советский патент 1985 года по МПК H04N5/335 H01L31/00 

Изобретение относится к преобразованию изображений с помощью приборов зарядовой связью, в частности к преобразованию в электрический сигнал импульсных излучений, и может быть ис пользовано в геодезических дальноме рах, измерительной технике и т.п. Целью изобретения является увеличение контраста выходного сигнала путем по ътещя отношения сигнал/шу На фиг.1 п иведен фрагмент прибора с зарядовой связью (ПЗС), в котором может быть осуществлен предлагаемьй способ; на фиг.2 - тот же фрагмент в разрезе с диаграммой потенциальных уровней под соответствующими областями ПЗС, на фиг.З-. 5 - диаграммы потенциальных уровней ПЗС при различных их величинах. Фоточувствительные ячейки 1 ПЗС отделены от областей 2 стока зарядов и от регистров 3 сдвига ПЗС потенциальными барьерами, образуемы:.ш с помощью электродов 4 и 5 соответственно. Подложка 6 ПЗС, например, п-типа содержит области стоп-диффузий, ограничивающие участ ки хранения и переноса заряда. Поверхность прибора (за исключением фоточувствительных ячеек 1 ) закрыта светонепроницаемой маской (не показано). Толстыми сплошными линиями (фиг.2) показан профиль потенциала на поверхности полупроводника в начале интервала времени между послед вательными сбросами неинформативного заряда из фоточувствительных яче ек 1 в области 2 стока зарядов. Уровень нейнформативного заряда к концу указанного интервала обозначен тонкой пунктирной линией (фиг.2 В соответствии с этим выбирают высоту потенциального барьера между фоточувствительными ячейками 1 и ре гистрами 3 сдвига. По окончании ука занного интервала времени, выбираемого соответствующим длительности Т ямпульсного излучения, потенциальный барьер медду фоточувствитель ными ячейками 1 и областями 2 стока зарядов устраняют (толстая пунктирная линия на фиг.2), подавая импуль на пряжения на электрод 4, и заряд., стекает в области 2. Если же в тече ние интервала времени между последо вательными сбросами пришел имйульс излучения, то образованный им в фоточувствительных ячейках 1 заряд пе реполняет их и через потенциальный 77- 2 барьер, созданный с помощью электрода 5, перетекает в регистр 3 сдвига. Профиль распределения перетекающего в регистр сдвига 3 полезного заряда показан на фиг.2 тонкой сплошной линией. Высоту потенциальных барьеров, задаваемых электродами 4 и 5, выбирают таким образом, чтобы неинформативньй заряд заполнял фоточувствительную ячейку 1 (но не переполнял ее), а полезньй сигнал стекал в регистр 3 сдвига. При указанном выборе величины gpc неинформативный заряд, создаваемый фоном, размещаясь в потенциальной яме фоточувствительной ячейки 1, доходит до ее края, не переливаясь в регистр 3 сдвига. Но любой дополнительный заряд, вызванный импульсным излучением, в какой бы момент указанного интервала Т он ни пришел, оказьшается как бы лежащим поверх этого неинформативного заряда, переполняющим потенциальную ЯМУ и, следовательно, имеющим возможность перетекать в область регистра 3 сдвига. Для того, чтобы полезный заряд не смог частично преодолеть потенциальный барьер между фоточувствительной ячейкой 1 и областью 2 стока необходимо, чтобы указанный барьер был вьпие барьера между фоточувствительной ячейкой 1 и регистром 3 сдвига не менее, чем на величину Пол, тяк , ;1ля надежности. пов.пол.тйх л эту величину следует увеличить на Г2...3) кТ/с. В противном случае может возникнуть ситуация (фиг.З) когда полезный заряд из-за недостаточно высокого потенциального барьера между фоточувствительной ячейкой 1 и областью 2стока уходит не только в регистр / 3сдвига, но частично и в область 2. На фиг.4 представлен случай заьппенного значения .- Неинформаивньй заряд в .этих условиях не в остоянии заполнить до нужного уровя потенциальную яму, на это заполение расходуется часть полезного аряда,, в результате в регистр 3 двига перетекает лишь остаток поледнего. Вследствие этого, как и анее, уменьшается уро.вень сигнала, тношение сигнал/шзтч и контраст а выходе.

На фиг.5 представлен случай заниженного значения рс- 2 этом случае неинформативный заряд переполняет потенциальную яму и частично перепивается в регистр 3 сдвига. Теперь Hd выход, помимо полезного

заряда, переносится и часть неинформативного, следовательно, ухудшается контраст, а поскольку неинформативный заряд является принципиальным источником шума, то ухудшается и отношение сигнал/шум.

Ф1 Ф2 ФЗ f f f

Cffpoc неиисрормащидного

Фиг..5