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第七章電荷轉(zhuǎn)移器件半導(dǎo)體器

?Dr.B.

半導(dǎo)體器

?Dr.B.電荷耦合器件(ChargeCoupledDevice,簡(jiǎn)稱CCD):70年代初由貝爾 研制成功的一器件不同于其他器件的突出特點(diǎn):以電荷作為信號(hào),即信息用電荷量(稱為電荷包)代表,而其的基本結(jié)構(gòu)是一種密排二半導(dǎo)體器

?Dr.B.電荷轉(zhuǎn)移的概念可以用增益為1以及輸入阻抗無(wú)窮大半導(dǎo)體器

?Dr.B.

圖7-1荷轉(zhuǎn)移系在器件級(jí)基礎(chǔ)上的電荷轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)是通過(guò)CCD實(shí)現(xiàn)的。如圖7-2此結(jié)構(gòu)需要3個(gè)電極以便電荷, 半導(dǎo)體器

三?Dr.B.一、表面勢(shì)阱及電荷平衡態(tài))隨時(shí)間增加,深耗盡狀態(tài)的耗盡層漸變成反型層,半導(dǎo)體器

?Dr.B.2 Wm s) 強(qiáng)反型后,再增加的VG主要降在SiO2層上,而s n空穴對(duì)提供。強(qiáng)反型所需馳豫時(shí)間為:2n半導(dǎo)體器

i?Dr.B.i用脈然給柵極加上+VG(且VG>VT),耗盡層來(lái)表面處電勢(shì)s很高,電子靜電勢(shì)能(-qs)很低,形成電對(duì)一定器件,耗盡層越寬,則電子勢(shì)能值也越大,即勢(shì)掃向表面處形成反型層,空穴掃向填充(中和)固定電荷區(qū),使,即勢(shì)阱變淺。 s2F(bulk),SiO2層分壓。半導(dǎo)體器

?Dr.B.(b)半導(dǎo)體器

?Dr.B.1Q信負(fù)電荷量),表面勢(shì)s,勢(shì)阱深度-qs,信-qs=ACos 信Q信溢出勢(shì)阱。半導(dǎo)體器

?Dr.B.2Q信半導(dǎo)體器

?Dr.B.二、SCCD(表面CCD)工作?Dr.B.?Dr.B.半導(dǎo)體器半導(dǎo)體器

?Dr.B.3.二相半導(dǎo)體器

?Dr.B.三、BCCD(體內(nèi)CCD)工作半導(dǎo)體器

?Dr.B.體內(nèi)信道的形成在n層全耗盡的條件下,若加+VG,且+VG<SD,則有部分電力線指向柵極(感生負(fù)電荷),電場(chǎng)(x),電勢(shì)V(x)分布發(fā)生變化,如圖所示,最高電勢(shì)m移入體內(nèi)x1處,即能帶極小值出現(xiàn)在體內(nèi)控制各柵極時(shí)鐘脈沖,可半導(dǎo)體器

?Dr.B.半導(dǎo)體器

?Dr.B.優(yōu)缺點(diǎn)(與SCCD比較優(yōu)點(diǎn)1缺點(diǎn)1有效的電容量減少(d增加了,使總電容量下降2半導(dǎo)體器

?Dr.B.1.理想的最大信號(hào)容量(勢(shì) Qp

1:SiO21:SiO2介電1

?Dr.B.i)由mVGpEm

(SiO2ii用有關(guān)的公式確定半導(dǎo)體耗盡層的Em2Qp原因b)阱中熱產(chǎn)生電荷占據(jù)部分容量預(yù)預(yù)先用小直偏壓產(chǎn)生背景電荷填充界面態(tài),以降低QJ暗的影J暗的來(lái)半導(dǎo)體器

?Dr.B.3電荷存貯時(shí)間 2n

(產(chǎn)生率:n/2n ni顯然,當(dāng)總暗電流密度Jt增大時(shí),存貯時(shí)間ts減少,暗電流占去的勢(shì)阱容量增大,使工作的動(dòng)態(tài)范圍減半導(dǎo)體器

?Dr.B.損失的原因:1轉(zhuǎn)換不夠快—設(shè)原有Qo,轉(zhuǎn)移到下一個(gè)阱為Q1nn(1)N(1N)e

Q0半導(dǎo)體器

?Dr.B.2有部分Q信填充界面態(tài)和體內(nèi)陷阱,損失率,經(jīng)N次轉(zhuǎn)移后的固定損失乘積為N。最后導(dǎo)致信號(hào)脈“胖零模式”:預(yù)先用小直偏壓產(chǎn)生背景電荷填充界半導(dǎo)體器

?Dr.B.4電荷轉(zhuǎn)移的物理機(jī)構(gòu)自感生電場(chǎng)Eys漂移(即電荷互斥力邊緣電場(chǎng)EyfJ q(n dn

nE=Eys+Eyf半導(dǎo)體器

?Dr

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