6.2电荷耦合器件基本结构.pptVIP

6.2.1 CCD的电极结构： ;四电极结构：;定向转移的实现;定向转移的实现;t2-t3时刻，Φ1电压线性减小，1电极下势阱变浅， Φ2为高电平，2电极下形成深势阱，信号电荷从1电极向2电极转移，直到t3时刻，信号电荷全部转到2电极下。;MOS上三个相邻电极，每隔两个所有电极接在一起。由3个相位差120°时钟脉冲驱动。; 信号转移部分由一串紧密排列的MOS电容器构成，根据电荷总是要向最小位能方向移动的原理工作的。信号电荷转移时，只要转移前方电极上的电压高，电极下的势阱深，电荷就会不断的向前运动。;6.2.2 转移信道的结构;2.BCCD（埋沟CCD） 基底为P型，在硅表面注入杂质，使之形成N型薄层，在N型两端做上N+层，起源极与漏极的作用。在N－P之间加反偏电压，使形成体内耗尽层，当与氧化层耗尽层相连通时，形成势阱。当电子向势阱中聚焦时，耗尽层宽度减小，同样可以存储和转移电荷，如果施以栅极电压，势能曲线下降，P区耗尽层加宽，势能曲线下降，势阱加深，可以通过控制栅极达到电荷耦合。;BCCD与SCCD的区别 （1）BCCD中传递信息是电子是N层中的多子，SCCD是P层中的少子 （2）SCCD中的信息电荷集中在界面处很薄的反型层中，而BCCD的信息电荷集中在体内。 （3）BCCD转移电荷损失比SCCD小1－2个数量级，具有更好的转移效率。 （4）BCCD转移速度高。 （5）BCCD最大的优点是低噪声，主要原因是它消除了信号电子与表面态的相互作用。 ;6.3.3通道的横向限制;1.加屏蔽电场 在屏蔽电极上加与栅极极性相反的电压，从而形成感应电场，以吸收多子，造成多子在耗尽层内横向边界上的堆积，以限制耗尽层区的横向扩展。 2.氧化层台阶法 使耗尽层以外的氧化层加厚，保证它下面的半导体不会深耗尽，以起限制作用，氧化层越厚 ，则位能越浅。 3.沟阻扩散法 在同一栅极下，局部掺杂浓度不同，表面势不同，掺杂浓度越高，势阱越低，采用离子注入技术，使转移电极沿衬底浓度高于别处，形成P+层，而且浓度变化要很陡峭，从而可以有力的限制沟道的宽度。 ;6.2.4 电荷的输入结构 ; ;电注入方法主要有： 1.动态电流积分法 2.二极管截止法 3.电位平衡法 基本的指导思想： 一、要保证电荷包大小同输入的电压成正比 二、要保证表面势的大小同输入电压成正比。 ;输入二极管加电位脉冲UD，输入栅极G1加恒定电压UCON，G2上加输入信号的电压 ， UD低电位时，称为采样，这时势阱被电子注满 UD变为高电位，即处于强反偏状态，这时G2下的多余电荷向二极管区倒流，直到G2下的表面势与G1下的表面势达到平衡。 ;由于UG1上的电压是固定的，转移的电荷与与信号的电压成正比，当驱动脉冲过来之后，这些电荷会实现转移。 电位平衡法的优点： 电位平衡法不仅线性好，有信噪比，而且信号电荷在转移过程中，不会因为界面态及电荷转移不完全而使信号失真。电位平衡法消除了栅注入法所带来的随机噪声，它是目前表面CCD作为模拟信号处理较理想的方法。;6.2.5 输出部分 输出部分由输出二极管、输出栅和输出耦合电路组成，作用是将CCD最后 一个转移栅下势阱中的信号电荷引出。 ;