Линейный фоточувствительный прибор с переносом зарядов Советский патент 1993 года по МПК H01L27/148 

ел

с

Использование: в системах обнаружения, передачи и анализа изображения. Сущность изобретения: для уменьшения размеров интегральной схемы прибора он содержит ряд фотодиодов и два регистра, образованных электродами,имеющими последовательную зарядовую связь. Каждый регистр имеет секцию считывания с фотодиодов и секцию связи с выходным устройством. Секция связи перпендикулярна в плоскости интегральной схемы к секции считывания, при этом электроды, находящиеся нахонцах секции связи, имеют не менее двух вложенных друг в друга Г-образных электродов. 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к устройствам для преобразования оптических изображений в электрические сигналы. Оно быть использовано в телевизионной технике, в системах обнаружения, передачи анализа и обработки изображений.

Целью изобретения является уменьшение размеров прибора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - его электрическая схема.

Здесь строка фотодиодов 1, секции накопления зарядов соответственно для четных и нечетных фотодиодов 2 и 3, первый линейный регистр переноса 4, второй линейный регистр переноса 5, первая секция связи 6, вторая секция связи 7, выходное устройство 8, барьерные электроды фотодиодов 9, электроды накопления 10, электроды переноса 11, барьерный электрод выходного устройства 12, выходной электрод 13, экранирующий электрод 14, электрод стока 15, сток 16, выходной транзистор Т8, транзистор сброса Тс. Пунктиром обозначены стопорные (разделительные) диффузионные шины, штриховкой выделены фотодиоды.

Работа предложенного устройства происходит следующим образом. Световое изображение проецируют на фотодиоды 1. Генерируемые в фотодиодах электронно- дырочные пары разделяются на переходе. Неосновные носители заряда переходят в секции накопления зарядов 2 и 3 соответственно для четных и нечетных фотодиодов. После завершения накопления их переводят в линейные регистры переноса 4 и 5, а затем по этим регистрам и их продолжени00

о

со о N

ям-секциям связи 6 и 7 передают к выходному устройству 8, куда заряды поступают поочередно от одного и другого регистра. Выходное устройство вырабатывает импульсы выходного напряжения размах кото- рых пропорционален величине считываемого заряда. В приборах с зарядовой связью, каким является предлагаемое устройство, заряды находятся в потенциальных ямах, которые индуцируются в полупроводниковой подложке напряжениями, приложенными к электродам, которые располагают поверх слоя диэлектрика, покрывающего полупроводниковую подложку. Перемещение зарядов происходит в результате сдвига потенциальных ям.

Секция 2 накопления содержит электроды - барьерный 9, накопительный 10 и переноса 11. В период накопления зарядов на электрод 10 подают напряжение, индуцирующее под ним более глубокую потенциальную яму, чем напряжение, поданное на электрод 9, а на электрод переноса 11 подают запирающее напряжение. Поэтому фо- тогенерированые заряды из фотодиодов 1 переходят в потенциальную яму под электродом 10, где и накапливаются. После завершения процесса накопления на электрод 11 подают отпирающее напряжение, а затем на электроды 9,10,11 последовательно запирающее напряжение. При этом накопительные заряды вытесняются в линейные регистры переноса 4 и 5. Затем на электродах 9 и 10 восстанавливают напряжения, индуцирующие потенциальные ямы, и начинают очередной цикл накопления зарядов. Во время очередного цикла накопле- ния проводят считывание зарядов, переведенных до этого в секции 4 и 5. Для этого на электроды регистров 4, 5, 6, 7 и секции связи подают импульсные тактовые напряжения умещающие потенциальные ямы под электродами вместе с находящимися в ямах зарядами к выходному устройству 8.

Выходное устройство 8 содержит барьерный электрод 12, выходной (плавающий) электрод 13, экранирующий электрод 14, электрод стока 15 и сток 16. Электроды 12 и 14 служат для защиты выходного электрода 13 от наводок на него тактовых напряжений. На электроды 12 и 14 подают постоянные напряжения. На выходной электрод 13 через транзистор Тс также подают постоянное

напряжение, к которому этот электрод подключают раз в строку после считывания всех зарядов из регистров, а затем транзистор Тс отключают и оставляют электрод 13 под плавающим потенциалом. Электрод 13 может быть выполнен также в виде р-п-перехода. Считываемый заряд Q индуииоует на выходном электроде напряжение 1), где С - емкость выходного электрода 13с учетом

присоединенных к нему элементов интегральной схемы. Сброс зарядов производят в сток 16, подавая на электрод 15 импульсы отпирающего напряжения, синхронизированные с тактовыми напряжениями на секциях 4, 5, 6, 7 регистров. Напряжение DB с выходного электрода 13 поступает на затвор выходного транзистора Тв, который работает обычно в режиме истокового повторителя.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства, как показано на фиг. 2 является то, что секции связи 6 и 7 перпендикулярны в плоскости интегральной схемы соответственно к линейным регистрам переноса 4 и 5. При этом электроды, находящиеся на концах секций связи 6 и 7 и обеспечивающие поворот регистров на 90°, имеют Г-образную форму, вложены друг в друга и их не менее двух на каждом конце

секций связи 6 и 7. Благодаря этому продольный размер и площадь прибора уменьшаются примерно на 10-30%.

Формула изобретения

Линейный фоточувствительный прибор с переносом зарядов, содержащий строку фотодиодов, первый и второй линейные регистры переноса, расположенные по разным сторонам строки фотодиодов,

выходное устройство, первую и вторую секции связи, расположенные между соответствующими линейными регистрами переноса и выходным устройством и образованные электродами, имеющими между

собой последовательную зарядовую связь, отличающийся тем, что, с целью уменьшения размеров прибора, электроды первой и второй секций связи расположены вдоль направления, перпендикулярного направлению расположения линейных регистров переноса, при этом на каждом конце секций связи расположено не менее двух вложенных друг в друга Г-образных электродов.

3