Устройство для считывания оптической информации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее матрицу фотодиодов, вертикальные шины которой последовательно связаны зарядовой связью с тремя зарядовыми электродами сдвига, каждый из которых динен с соответствующими шинами управления , и ч; выходным регистром с зарядовой связью, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены дополнительный зарядовый электрод сдвига и тетроды, причем дополнительный зарядовый электрод сдвига подключен к первой дополнительной шине управления, истоки тетродов подключены к соответствующим щинам столбцов матрицы фотодиодов, первые затворы подключены к дополнительному зарядовому электроду сдвига, а вторые затворы и стоки подключены к второй дополнительной шине управления. 70

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 б ll С 11 42 Н Ol L 27 10 в »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3636198/24-24 (22) 19.08.83 (46) 15.12.85. Бюл. № 46 (72) Б. А. Котов и О. В. Сорокин (53) 681.327(088.8) (56) Патент США № 4240116, кл. Н 01 1. 27/10, опублик. 1980.

Электроника, 1982, 55, № 23, с. 17 — 19.

JEEE ЕДL, 1980, 1, № 5, с. 86 — 88. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содЕржащее матрицу фотодиодов, вертикальные шины которой последовательно связаны зарядовой связью с тремя зарядовыми электродами сдвига, каждый из которых соеSU, 1198571 A динен с соответствующими шинами управления, и с выходным регистром с зарядовой связью, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены дополнительный зарядовый электрод сдвига и тетроды, причем дополнительный зарядовый электрод сдвига подключен к первой дополнительной шине управления, истоки тетродов подключены к соответствующим шинам столбцов матрицы фотодиодов, первые затворы подключены к дополнительному зарядовому электроду сдвига, а вторые затворы и стоки подключены к второй дополнительной шине управления.

1198571

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах оптоэлектронного преобразования в качестве фотоприемного устройства при создании фотоэлектрических преобразователей, применяемых в телевидении, для видеомагнитофонов и для ввода данных в вычислительные машины.

Целью изобретения является повышение надежности устрйства для считывания оптической информации.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит фотодиоды 1, транзисторы 2 опроса фотодиода, вертикальные столбцовые диффузионные шины 3, строчные шины 4, сдвиговые регистры 5, тетроды 6, управляющие шины 7 вторых затворов и стоков тетродов, управляющие шины 8 первых электродов, первые электроды 9, ПЗС-регистры 10, управляющие шины 11 четвертых электродов и первых затворов тетродов, четвертые электроды 12, третьи электроды

13, вторые электроды 14, управляющие шины 15 третьих электродов, управляющие шины 16 вторых электродов.

Устройство работает следующим образом.

Фотоны светового изображения, проецируемого на матрицу, генерируют в ее обьеме пары электрон-дырка. Электроннодырочные пары разделяются на переходе фотодиодов 1, соединенных через транзисторы 2 с шинами 3. Носители зарядов накапливаются в фотодиодах 1.

Для считывания на затворы транзисторов 2 через строчные шины подают отпирающее напряжение от регистров 5 последовательно строка за строкой или через одну строку. Накопленные в фотодиодах .1 опрашиваемой строки заряды через открытые транзисторы 2 переходят в шину 3. Для того, чтобы считываемые заряды не ушли через тетроды 6 в управляющую шину

7, на нее подают запирающее (нулевое) напряжение одновременно или перед подачей отпирающего напряжения на транзисторы 2 опрашиваемой строки. На управляющей шине 8 для первых электродов 9 на время прямого хода по строке, т.е. время вывода зарядов из ПЗС-регистра 10, сохраняют запирающее напряжение с тем, чтобы заряды, выводимые из фотодиодов

1, не попали в регистр 10. На управляющей шине 11, т.е. на четвертых электродах 12 и первых затворах тетродов 6, устанавливают постоянное напряжение на все время работы матрицы. Первый затвор тетродов 6 и четвертые электроды 12 соединены между собой для того, чтобы уровень потенциальной ямы под ними был одинаков. Этот уровень определяет минимальный уровень, до которого столбцовые диффузионные шины 3 могут быть заполнены подвижными зарядами. При открытых тетродах 6 подвижные заряды уходят из столб5

55 цовых диффузионных шин 3 в управляющую шину 11, а при открытых третьих электродах 13 уходят в потенциальные ямы под вторыми электродами 14. В итоге уровень заполнения диффузионных столбцовых шин 3 подвижными зарядами опускается до указанного минимума, т.е. до уровня дна потенциальной ямы, который одинаков для четвертого электрода 12 и первого затвора тетрода 6.

На время вывода зарядов из фотодиодов 1 и далее из столбцовых диффузионных шин 3 подают на управляющую шину 15 напряжение, индуцирующее под третьими электродами 13 потенциальную яму, более глубокую, чем под четвертыми электродами 12, чтобы иметь на это время открытый канал для перемещения подвижных зарядов между стлбцовой диффузионной шиной 3 и потенциальной ямой под вторым электродом 14.

После того, как на управляющей шине

7 установится запирающее напряжение, а на управляющей шине 15 — отпирающее напряжение, на управляющую шину 16 подают напряжение,. уменьшающее глубину потенциальной ямы под вторыми электродами 14. Из потенциальных ям вторых электродов 14 в столбцовую диффузионную шину 3 вытесняется балластный заряд много больший, чем считываемый из фотодиода заряд. В результате перехода из фотодиодов 1 накопленных зарядов и из вторых электродов 14 балластных зарядов столбцовые шины 3 получают избыточные заряды.

Затем напряжение на шине 16 возвращают к исходному уровню, заряды переходят в потенциальные ямы под электродами 14.

Ввод, и вывод балластных зарядов в диффузионные столбцовые шины 3 служат для повышения эффективности переноса зарядов и уменьшения времени, необходимого для вывода зарядов из шины 3.

После завершения перевода зарядов под электроды 14 на шину 15 подают запирающее (нулевое) напряжение, а на шину 7— отпирающее напряжения. С этого момента до начала опроса очередной строки, т.е. до подачи запирающего напряжения регистра 5 на затворы транзисторов 2 опрошенной строки и отпирающего напряжения на затворы транзисторов следующей строки, заряды из шин 3 могут переходить только в шину 7 через открытый тетрод 6. Напряжение на шине 7 должно быть при этом больше, чем на шине 11, чтобы заполнение шин 3 подвижными зарядами сохранялось на минимальном уровне, определяемом напряжением на электродах 12 и на соединенных с ними первых затворах тетродов 6.

Устройство может быть изготовлено по известной технологии интегральных схем, где в качестве подложки используют монокристаллический кремний, для электродов — поликристаллический кремний, получаемый путем

1198571

3 пиролиза содержащих кремний газообразных веществ; а в качестве изолирующих прослоек — окись или нитрид кремния, получаемые путем нагрева схемы на определенном этапе в кислородной или азотной атмосфере.

Таким образом, искажения формы видеосигнала с устройства, возникающие вследствие перекрестных помех, включая неуправляемое растекание зарядов, в устройстве подвергаются ослаблению, что повышает надежность устройства.

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 7726/51

Составитель В. Костин

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4