Линейные ФПЗС серии H

  • КВАДРАТНЫЙ ФОТОЭЛЕМЕНТ 6,5Х6,5 МКМ СО 100% ФАКТОРОМ ЗАПОЛНЕНИЯ
  • ВЫСОКОЕ Быстродействие: скорость вывода данных до 20 МГц
  • Расширенный спектральный диапазон - 350÷1000 нм
  • Типовой динамический диапазон: 2500
  • НИЗКИЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ ИМПУЛЬСЫ – 10В
  • Высокая интегральная чувствительность
  • Низкий темновой сигнал
  • Выходные сигналы содержат привязку к уровню черного
  • ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭКСПОЗИЦИЕЙ
  • АНТИБЛУМИНГ

 

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Линейные фоточувствительные приборы с зарядовой связью, А-1232, А-1233, А-1234, А-1235 представляют собой однострочные твёрдотельные фотоприёмники видимого диапазона на 4096, 6144 8192 и 12288 элементов соответственно.

Помимо этого, фотоприемники с числом элементов 4096, 6144, 8192 и 12288 могут быть использованы для различных сканирующих систем, обеспечивающих факсимильную передачу, распознавание оптических образов и т.п., которые требуют высоких разрешающей способности, чувствительности и скорости вывода данных, а также могут широко использоваться при высокоскоростной обработки документов, сортировки почты, измерения линейных размеров различных видов продукции, определении положения объектов, спектроскопии и других промышленных и научных применениях.

Приборы обладают высокой чувствительностью, расширенным спектральным диапазоном в синей области и пониженным уровнем темнового сигнала. Фотоэлементы размером 6,5х6,5 мкм расположены без зазора с шагом 6,5 мкм. Приборы изготовлены с использованием изопланарной ПЗС-технологии с объёмным n-каналом "МикроПульс".

БЛОК СХЕМА ПРИБОРА

ЦОКОЛЕВКА

ТАБЛИЦА НАИМЕНОВАНИЯ ВЫВОДОВ

Обозначение

выводов

Наименование

выводов

Обозначение

выводов

Наименование

выводов

П

Подложка

Ф2Б1

Вторая фаза первой секции регистра Б

ЗА

Затвор антиблуминга

Ф1А2

Первая фаза второй секции регистра А

СА

Сток антиблуминга

Ф1Б2

Первая фаза второй секции регистра Б

З1вх

Первый входной затвор общий

Ф2А2

Вторая фаза второй секции регистра А

З2вх(А)

Второй входной затвор регистра А

Ф2Б2

Вторая фаза второй секции регистра Б

З2вх(Б)

Второй входной затвор регистра Б

Ф1А3

Первая фаза третьей секции регистра А

Двх(А)

Диод входной регистра А

Ф1Б3

Первая фаза третьей секции регистра Б

Двх(Б)

Диод входной регистра Б

Ф2А3

Вторая фаза третьей секции регистра А

ЗФ

Фотозатвор общий

Ф2Б3

Вторая фаза третьей секции регистра Б

ЗР

Затвор разрешающий общий

Ф1А4

Первая фаза четвертой секции регистра А

ЗУ1

Первый затвор ускоряющий

Ф1Б4

Первая фаза четвертой секции регистра Б

ЗУ2

Второй затвор ускоряющий

Ф2А4

Вторая фаза четвертой секции регистра А

Звых

Затвор выходной

Ф2Б4

Вторая фаза четвертой секции регистра Б

ЗВ

Затвор транзистора, восстанавливающего потенциал ПДО

Ф1А5

Первая фаза пятой секции регистра А

СВ

Затвор транзистора, восстанавливающего потенциал ПДО

Ф1Б5

Первая фаза пятой секции регистра Б

С

Сток общий

Ф2А5

Вторая фаза пятой секции регистра А

Вых

Выход

Ф2Б5

Вторая фаза пятой секции регистра Б

И

Исток нагрузочного транзистора

Ф1А6

Первая фаза шестой секции регистра А

Ф1А1

Первая фаза первой секции регистра А

Ф1Б6

Первая фаза шестой секции регистра Б

Ф1Б1

Первая фаза первой секции регистра Б

Ф2А6

Вторая фаза шестой секции регистра А

Ф2А1

Вторая фаза первой секции регистра А

Ф2Б6

Вторая фаза шестой секции регистра Б

ПАРАМЕТРЫ ПРИБОРОВ

 

Наименование

Параметр

 

А-1232

 

А-1233

А-1234

А-1235

Число элементов

4096х1

6144х1

8192х1

12288х1

Шаг элементов, мкм

6,5

6,5

6,5

6,5

Размер элемента, мкм

6,5х6,5

6,5х6,5

6,5х6,5

6,5х6,5

Длина фотообласти, мм

26,63

39,95

53,26

79,89

ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИБОРА

Функциональное описание — Линейные фоточувствительные приборы с зарядовой связью, разработанные в НИР «Перспектива ОКО» состоят из следующих функциональных элементов, показанных на блок схеме.

Фоточувствительная область — Фоточувствительные элементы представляют собой фотодиоды квадратной формы с линейным размером 6,5 мкм. Фотодиоды отделены друг от друга диффузионными стоп-каналами, а их поверхность покрыта пассивирующим слоем двуокиси кремния, прозрачным для света. Поэтому фактор заполнения фоточувствительной ячейки составляет 100%. Фотоны оптического изображения проходят сквозь прозрачный слой двуокиси кремния и поглощаются в монокристалле кремния, порождая электронно-дырочные пары. Электроны, генерированные фотонами, аккумулируются в фотоячейке (в фотодиоде или под фотозатвором). Величина заряда, накопленного в каждой фотоячейке, является линейной функцией интенсивности падающего светового потока и времени интегрирования. Выходной сигнал меняется аналоговым образом от термогенерированного шума подложки при нулевой освещенности до максимума при насыщении фотоячейки под действием яркого света.

Фотозатвор — Структура фотозатвора представляет собой поликремниевый электрод зарядово связанный с фотодиодами. Область накопления под фотозатвором разделена на отдельные ячейки диффузионными стоп-каналами. Заряды, генерируемые светом в фотодиодах, за счёт зарядовой связи попадают в области накопления под фотозатвором и собираются в них в течение времени накопления.

Разрешающий затвор (затвор переноса) — Структура затвора представляет собой поликремниевый электрод зарядово связанный с фотозатвором и первой фазой сдвигового ПЗС-регистра. Зарядовые пакеты, накопленные в фотозатворе, переносятся по каналам под разрешающим затвором под первую фазу сдвигового регистра в период времени, когда напряжение на затворе достигает высокого уровня.

Устройство антиблумингаСтруктура устройства антиблуминга состоит из затвора антиблуминга и стока антиблуминга. Затвор антиблуминга расположен рядом с фотодиодом перпендикулярно направлению переноса заряда. Один затвор обслуживает два фотодиода. Затвор антиблуминга определяет зарядовую ёмкость фотоячейки, т.е. максимальный заряд, который можно в ней накопить. В случае превышения зарядовой ёмкости, что случается при регистрации очень ярких объектов, излишки фотогенерированного заряда сливаются через затвор антиблуминга в сток антиблуминга, который представляет собой обратно смещенный диод, находящийся под большим потенциалом. Потенциал, устанавливаемый на затворе антиблуминга, имеет величину превышающую потенциал нижнего уровня разрешающего затвора. Кроме обеспечения локального антиблуминга устройство антиблуминга позволяет электронным способом регулировать экспозицию. Это является актуальным при восприятии ярких изображений. Для этого на затвор антиблуминга подаётся высокое напряжение, в течение которого накопления заряда в фотоячейках не происходит.

Сдвиговый ПЗС-регистр — Структура сдвигового ПЗС-регистра представляет массив 2-х фазных электродов, обеспечивающих направленный к выходному устройству перенос строки зарядовых пакетов. Приборы содержат два сдвиговых регистра, осуществляющих черезэлементную разборку информации из фоточувствительной секции, которые объединяются в один общий бит, работающий с удвоенной частотой, равной частоте транзистора восстанавливающего потенциал.

Выходное устройство — Структура выходного устройства организована на основе плавающей диффузионной области (ПДО) и представляет собой 2,5 – каскадный истоковый повторитель, в котором происходит преобразование накопленного заряда в выходное напряжение. Зарядовые пакеты из общего суммирующего электрода сдвигового ПЗС-регистра переносятся в предварительно заряженный диод (ПДО), потенциал которого изменяется линейно в зависимости от величины доставленного заряда. Этот потенциал прикладывается к затвору n-канального МОП-транзистора, порождая сигнал, поступающий к выходному узлу. Транзистор восстановления потенциала ПДО управляется импульсным напряжением затвора, и перезаряжает емкость диода зарядового детектора перед прибытием каждого нового сигнального зарядового пакета из сдвигового регистра.

Схема отсчета уровня привязки к черному — С обоих концов линейки из 4096/6144/8192/12288 элементов расположены по десять дополнительных чувствительных элемента, покрытых непрозрачной металлизацией. Они обеспечивают отсчет темнового сигнала для обоих концов освещенной видеостроки (обозначены буквой "Т" на блок-схеме). Для того, чтобы отделить темновые ячейки от фоточувствительных, между ними присутствуют изолирующие ячейки (обозначены буквой "И" на блок-схеме), по две с каждой стороны. Эти ячейки зарядово связаны со стоком и в них не происходит накопление ни темнового ни светового сигнала.

ЗНАЧЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ (ПОСТОЯННЫХ)

Обозначение

Название

Норма

Ед. изм.

Мин

Ном

Макс

С

Сток общий

15

15

18

В

СВ

Сток восстановителя потенциала

15

15

18

В

Двх

Диод входной

15

15

18

В

Звых

Затвор выходной

4

5

6

В

Звх1

Затвор входной первый

0,5

1

2

В

Звх2

Затвор входной второй

2

2,5

3

В

ЗА

Затвор антиблуминга

2

3

5

В

И

Исток

1

2

2,5

В

П

Подложка

0

0

0

В

ЗНАЧЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ (ИМПУЛЬСНЫХ)

Обозна- чение

Название

Норма

Ед. изм.

Мин

Тип

Макс

Ф1Р, Ф2Р Н

Ф1Р, Ф2Р В

Фазы регистров (нижний уровень)

Фазы регистров (верхний уровень)

0

8

0

10

0,5

12

 

В

 

ЗР Н

ЗРВ

Затвор разрешающий (нижний уровень)

Затвор разрешающий (верхний уровень)

0

11,5

0

12

0,5

15

 

В

 

ЗВ Н

 

ЗВ В

Затвор восстановителя потенциала (нижний уровень)

Затвор восстановителя потенциала (верхний уровень)

0,5

 

11,5

1

 

12

1

 

15

 

В

 

ЗУ Н

ЗУВ

Затвор ускоряющий (нижний уровень)

Затвор ускоряющий (верхний уровень)

0

8

0

10

0,5

12

 

В

 

fвых

Максимальная частота выходного сигнала

0,1

10

20

МГц

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Обозначение

Характеристика, значение

Величина

 

мин.

тип.

макс.

Км

Коэффициент передачи модуляции, %

50

60

70

Uнас.

Напряжение насыщения, В

0,8

1,0

 

Su

Интегральная чувствительность, В/лк×c

8

10

 

δUc

Неравномерность чувствительности, %

 

10

20

δUт

Неравномерность темнового сигнала, %

 

0,08

0,1

Uкп

Квазипиковое значение шума, мВ

   

2,0

Примечание:

  • Температура окружающей среды Т=25 ± 5 оС

  • Пространственная частота следования черно-белых штрихов изображения испытательной миры f=38,46 мм-1

  • Время накопления tн=1мсек

ДИАГРАММА ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

КОРПУС