Линейные ФПЗС серии S

 

  • КВАДРАТНЫЙ ФОТОЭЛЕМЕНТ 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 – 5В
  • 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 (ЛФПЗС), ФПЗС11Л, А-1228 и ФПЗС12Л представляют собой однострочные твёрдотельные датчики изображения на 1024, 2048 и 4096 элементов соответственно. ЛФППЗ разработаны для различных сканирующих систем, обеспечивающих факсимильную передачу, распознавание оптических образов и т.п., которые требуют высоких разрешающей способности, чувствительности и скорости вывода данных.

1024 фоточувствительных элемента прибора ФПЗС11Л обеспечивают разрешение 120 линий/дюйм при сканировании страницы шириной 8,5", 2048 фоточувствительных элементов прибора А-1228 — 8 линий/мм при сканировании страницы шириной 256 мм, а 4096 фоточувствительных элементов прибора ФПЗС11Л — 16 линий/мм при сканировании страницы шириной 256 мм.

Эти фотоприемники с числом элементов 1024, 2048, 4096 широко используются 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 13 мкм х 13 мкм расположены без зазора с шагом 13 мкм. Приборы изготовлены с использованием изопланарной ПЗС-технологии с объёмным n-каналом "МикроПульс".

НАИМЕНОВАНИЕ ВЫВОДОВ

Обозначение

Наименование

Обозначение

Наименование

Э

Экран

Ф2Р

Вторая фаза

ЗФ

Фотозатвор

Звых

Выходной затвор

ЗА

Затвор антиблуминга

ЗВ

Затвор восстанавливающего транзистора

СА

Сток антиблуминга

СВ

Сток восстанавливающего транзистора

ЗР

Затвор разрешающий

С

Сток

Двх

Входной диод

И

Исток

Звх1

Первый входной затвор

Вых

Выход

Звх2

Второй входной затвор

П

Подложка

Ф1Р

Первая фаза

   

Функциональное описание — Фоточувствительные приборы с зарядовой связью S - серии состоят из следующих функциональных элементов, показанных на функциональной схеме.

Фоточувствительная область — Фоточувствительные элементы представляют собой фотодиоды квадратной формы с линейным размером 13 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 антиблуминга – Структура устройства антиблуминга состоит из затвора антиблуминга и стока антиблуминга. Затвор антиблуминга расположен параллельно фотозатвору с другой стороны фотодиодов. 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.

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 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 1024/2048/4096 элементов расположены по четыре дополнительных чувствительных элемента, покрытых непрозрачной металлизацией. Они обеспечивают отсчет темнового сигнала для обоих концов освещенной видеостроки (обозначены буквой "Т" на функциональной диаграме).

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Обозначение

Характеристика, значение

Величина

мин.

тип.

макс.

Км

Коэффициент передачи модуляции, %

50

60

80

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=19,23 мм-1
  • Время накопления tн=1мсек

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

5

0

5,5

0,5

6

 

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

 

ЗФ Н

ЗВВ

Фотозатвор (нижний уровень)

Фотозатвор (верхний уровень)

0

15

0,3

18

0,5

18

 

В

 

fвых

Максимальная частота выходного сигнала

0,1

2

20

МГц

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

2

2,5

3

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

ТАКТОВАЯ ДИАГРАММА

Обозн.

Мин.

Тип.

Макс.

Обозн.

Мин.

Тип.

Макс.

t1

10 нс

20 нс

-

t7

300 нс

500 нс

-

t2

10 нс

20 нс

-

t8

50 нс

-

-

t3

10 нс

20 нс

-

t9

-

5 нс

-

t4

200 нс

400 нс

-

t10

-

5 нс

-

t5

5 нс

10 нс

-

t11

0 нс

-

-

t6

10 нс

20 нс

-

t12

5 нс

-

-

КОРПУС

 

A

B

C

N

S

ФПЗС11Л

32±0,5

11

27,5

24

9,7±0,2

А-1228

41,5±0,5

15

37,5

32

9,7±0,2

ФПЗС12Л

77,5±0,6

46

72±0,6

48

9,7±0,2