Выходное устройство прибора с зарядовой связью Советский патент 1990 года по МПК H01L27/10 

1

Изобретонне относится к электронике, а именно к интегральным схемам, действующим на.принципе заря- ловой связи (ПЗС). Оно может быть использовано в регистрах, линиях за держки, фильтрах, равербераторах, мультиплексорах, в фотоэлектрических преобразователях (ФПЗС), а также в других полупроводичковых устройствах, где требуется производить преобразовйние электрического заряд в соответствующее его величине элетрическое напряжение.

Целью изобретения является повышение выходного напряжения путем снжения нагрузочной емкости.

На фиг. 1 представлена электрическая схема выходного устройства; на фиг. 2 - его топологическая схема; на фиг. 3 - полупроводниковая подложка.

Устройство содержит выходной элетрод 1, передающие заряд электроды ПЗС-2, соединительную шину 3,затвор выходного транзистора (Т) 4, исток сбросового транзистора (Т) 5,слой диэлектрика 6, размещенный на полупроводниковой подложке 7.

.. Исток 5 сбросового транзистора Т имеет электрический контакт с соединительной шиной 3. Соединительная шина 3 связывает вькодной электрод 1 с затвором 4 выходного транзистора Тис истоком 5 сбросового транзистора Т.,

Устройство работает следующим оразом. Заряд Q, подлежащий считыванию, перемещают в потенциальную ям индуцированную выходным электродо 1 в полупроводниковой подложке 7. Перемещение заряда Q происходит в результате подачи тактовых напряжений на передающие электроды 2.Сбрпо-напСб

чевом режиме. Во время считывания .заряда Q сбросовый транзистор Т(. заперт. Поэтому в это время выходн электрод 1 и соединенные с ним шин 3, затвор 4 и исток 5 находятся в плавающем состоянии. Заряд Q ин дvциpyeт на этих плавающих элеметах импульс вьгходног о напряжения

совый транзистор Т- служит для

С

дачи через него установочного ряжения на выходной электрод 1. совый транзистор Т, работает в

С, + С. + С,

где - т -4 ) - соответственно емкости

р -

5

5

относительно подложки 7 соединительной шины 3, затвора А и истока 5.

5 данном устройстве исток расположен под соединительной шиной, повторяет форму соединительной шины и электрически соединен с ней. Поэтому удельная емкость соединительной шины 3 относительно полупроводниковой подложки 7 равна удельной емкости р-п-перехода,т.е. в А и более раз меньше, чем в известных устройствах. При прочих равных условиях нагрузочная емкость С„ получается мень- (С, + С + С5)/(С, + 1/4

шей В п «С -(- Су) то п

раз, 1Л.

Так как С, + С « С,

Соответственно в п раз увеличится выходное напряжение. Для исключения прямой емкистной связи между соединительной шиной 3 и полупроводниковой подложкой 7 по краю соединительной шины 3 исток 5 выступает на полупроводниковой подложке 7 за контур соединительной шины 3 на расстЪяние Л1. Такая экранировка тем лучще, чем больше Л1. Однако, при этом возрастает емкость за счет увеличения емкости по р-п- переходу, т.е. по емкости истока 5. Краевую емкость при точном совме- (Щении контуров можно оценить, полагая, что силовые линии между краем шины 3 и Подложкой 7 представляют собой 1/Д окружности с центром по поверхности пьдложк и под краем шины 5 3 и проходят через диэлектрик (обычно электроды и шины также покрыты диэлектриком). Эта емкость, расчи- . . танная на единицу длины «i- + D

0

40

йС

3 j

2 0 dD

j;eE

де

Г 6

In (

d -1- Ds

- диэлектрическая постоянная

слоя диэлектрика-; 6(5 - 8,85.-10 ф/см - диэлектрическая постоянная вакуума;1 - толщина слоя диэлектрика

под шиной; ) - толщина шины,

Обычно (d + D) /d с:; 6, откуда йСз 5-10 ф/см. приращение ширины истока 5 на ftl создает дополни31308

тельную емкость, расчитанную на единицу длины

ЛСс

С

р-П

Ы,

где С ,,,„ 0, ф/см .

Необходимо вьтолнить условие Ь , 5-10 (ф/см) откуда нуж но-иметь &1 6 1 мкм.

Аналогичный расчет показывает, что для уменьшения краевой емкости ниже уровня &С, 5-10 ф/см нужно Hf еть ЛЬ 0,5 мкм. Так чт диапазон оптимальных значений fil это от 0,5 мкм до 1 мкм. Таким образом, предложенное изобретение позволяет существенно увеличить выходное найряжение ПЗС.

L

Те Jl-о

Фив.;

Редэктор R.Коляда

Составитель В.Манагаров

Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король Заказ 4354Тираж 450Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

1184

Формула- изрбретения Выходное устройство прибора с зарядовой связью, содержащее выходной электрод, выходной транзистор, сбросовый транзистор и шину, соединяющую выходной электрод, затвор выходного транзистора и исток сбросового транзистора, имеющих общую полупро- водии;:овую подложку, отличающееся тем, что, с целью повышения выходного напряжения путем снижения нагрузочной емкости, исток сбросового транзистора выполнен поД соединительной шиной и повторяет ее , при этом на полупроводниковой подложке контур истока выступает за (КОНТУР соединительной шины на 0,5- 1 мкм.;

S 5

д- 1...г1Г

Фи.З

Изобретение, относится к злек- тронике, а именно к интегральным схемам, действующим на принципе зарядовой связи и может быть использовано в регистрах, линиях задержки, фильтрах, ревербераторах и т.д. Целью изобретения является повьппе- ние выходного напряжения путем снижения нагрузочной емкости. В устройстве исток расположен под соединительной тиной, повторяет форму соединительной шины и электрически соединен с ней. Удельная емкость динительной шины отАосительно полупроводниковой подложки равна удельной емкости Р-П-перехода, т.е. в 4 и более раз меньше, чем в известных устройствах. Для исключения прямой емкостной связи между соединительной шиной и полупроводниковой подложкой по краю соединительной шины исток выступает на подложке за контур соединительной шины на расстояние Л1. 2 ил. U) О 50