ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДА Советский патент 1994 года по МПК H01L27/148 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к приборам, преобразующим изображение в последовательность электpических сигналов, и может быть использовано в сканирующих устройствах, предназначенных для исследования природных ресурсов Земли, в системах специального назначения.

Целью изобретения является повышение чувствительности фоточувствительного прибора с переносом заряда (ФППЗ).

Изобретение поясняется чертежом.

ФППЗ выполнен на полупроводниковой подложке 1, содержит фоточувствительные элементы 2, электроды секции накопления 3, разрешающие затворы 4, регистры переноса заряда 5, светонепроницаемые экраны 6 на кристалле и на оптической крышке 7, интерференционные фильтры 8 на заданные диапазоны длин волн, нанесенные на внутреннюю сторону оптической крышки.

Спектрозональный ФППЗ работает следующим образом.

Световой поток, проходя через оптическую крышку, делится системой интерференционных фильтров на необходимые спектральные диапазоны. В соответствующих фоточувствительных областях образуется информационный заряд, который накапливается в секции накопления. Информационный заряд пропорционален интенсивности излучения в соответствующем спектральном диапазоне. Накопленный за период накопления заряд с помощью разрешающего затвора передается в сдвиговые регистры, затем в индивидуальные выходные устройства и на вход внешней системы обработки.

Спектрозальный четырехканальный ФППЗ выполнен на кремнии n-типа по стандартной поликремниевой технологии. На кристалле размещены параллельно друг другу аналогичные по конструкции структуры, шаг их расположения равен 0,57 мм, размер линейки фоточувствительных элементов в направлении, перпендикулярном продольной ее оси, 0,015 мм. Каждая структура состоит из линейки фоточувствительных элементов, выполненных в виде 2048 фотодиодов, разделенных стоп-каналами, двух затворов секции накопления, расположенных по обе стороны от линейки фотодиодов, разрешающих затворов, отделяющих секцию накопления от сдвиговых регистров. Каждый из двух регистров структуры имеет индивидуальные входное и выходное устройства. Во всех каналах информация от всех четных фотодиодов идет в один регистр, от всех нечетных - в другой. Все четные регистры и отдельно все нечетные регистры электрически объединены между собой, что позволяет сократить количество выводов прибора и обеспечить надежную и независимую работу регистров.

Конструкция светонепроницаемого экрана на кристалле позволяет полностью без просветов защищать всю поверхность кристалла, кроме фоточувствительных элементов и контактных площадок.

На внутренней стороне оптического окна размещены четыре интерференционных фильтра, формирующих диапазон длин волн 500-600 нм, 600-700 нм, 500-900 нм, 800-900 нм. Оси симметрии фильтров совпадают с осями симметрии соответствующих линеек фоточувствительных элементов. Светозащитный экран на оптической крышке закрывает всю ее периферийную часть и области возможного перекрытия слоев интерференционных фильтров во избежание образования "случайных" спектральных диапазонов, которые могут искажать спектральную характеристику ФППЗ. Экранирование периферийной части крышки необходимо для предотвращения бликов от металлических частей корпуса и проволоки, которой осуществляется разводка на корпус.

Спектрозональный ФППЗ может быть использован в качестве анализатора спектра изображения без использования сложных спектроделительных систем, обладает более высокой чувствительностью и разрешающей способностью, поскольку при его использовании исключаются потери чувствительности и коэффициента передачи модуляции в спектральных диапазонах по сравнению с прототипом. Более того, при использовании предлагаемого ФППЗ в многозональных сканирующих устройствах для наблюдения Земли из космоса существенно уменьшаются габариты и масса устройства в целом, так как отпадает необходимость использования громоздких спектроделительных систем и индивидуальных для каждого канала схем управления одноканальными приборами с переносом заряда.

Изобретение относится к телевизионной технике. Целью изобретения является увеличение чувствительности в заданных спектральных диапазонах. В фоточувствительном приборе с переносом заряда, содержащем оптическое окно и полупроводниковый кристалл на основе структуры, содержащей линейку фоточувствительных элементов, два регистра переноса, выходное устройство и контактные площадки, на полупроводниковом кристалле параллельно друг другу размещено не менее двух аналогичных по конструкции структур. Шаг расположения фоточувствительных элементов кратен размеру фоточувствительных элементов в направлении, перпендикулярном продольной оси симметрии линейки фоточувствительных элементов. Регистры переноса заряда электрически объединены в две группы, каждая из которых содержит регистры, расположенные по одну сторону от линеек фоточувствительных элементов. На свободной от фоточувствительных элементов и контактных площадок поверхности кристалла размещен экран, светонепроницаемый в пределах чувствительности прибора. Внутренняя сторона оптического окна снабжена интерференционными фильтрами, оси симметрии которых совпадают с осями симметрии соответствующих линеек фоточувствительных элементов, и экраном, покрывающим внутреннюю поверхность оптического окна, свободную от интерференционных фильтров, включая промежутки между ними. 1 ил.

ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДА, содержащий не менее двух аналогичных по конструкции структур, состоящий из линейки фоточувствительных элементов и регистра переноса заряда, а также оптические фильтры, расположенные над указанными элементами, и выходное устройство, отличающийся тем, что, с целью обеспечения чувствительности в заданных спектральных диапазонах при одновременном повышении чувствительности и разрешающей способности по строке, число линеек фоточувствительных элементов соответствует числу заданных спектральных диапазонов, регистры переноса размещены по обе стороны линейки фоточувствительных элементов и каждый из них снабжен выходным устройством, причем шаг расположения фоточувствительных линеек кратен размеру фоточувствительных элементов в направлении, перпендикулярном строкам, на свободной от фоточувствительных элементов поверхности кристалла размещен светонепроницаемый экран, а оптические фильтры, оси симметрии которых совпадают с осями симметрии линейки фоточувствительных элементов соответствующих строк, и светонепроницаемый экран размещены на внутренней стороне оптического окна.