Фоточувствительное устройство

 

Изобретение относится к микроэлектронной технике и может быть использовано в устройствах автоматики. Целью изобретения является снижение величины порога чувствительности при увеличении числа фотоэлементов за счет исключения емкости выходной шины в цепи протекания тока инжекции. Поставленная цель достигается тем, что в каждую ячейку дополнительно введены второй адресный транзистор, разделительный конденсатор, повторительный транзистор, при этом исток первого адресного транзистора соединен с выходной шиной, а сток этого транзистора - с истоком повторительного транзистора, исток которого соединен с шиной питания, а затвор подключен к затвору соответствующего фотоэлемента, затвор второго адресного транзистора соединен с адресной шиной сдвигового регистра, сток второго адресного транзистора подключен к шине импульсного питания, а исток соединен с обкладкой разделительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с затвором соответствующего элемента. 2 ил.

Изобретение относится к микроэлектронной технике, предназначенной для устройства автоматики, конкретно к оптоэлектронным устройствам формирования и обработки оптических изображений. Целью изобретения является повышение точности путем снижения величины порога чувствительности при увеличении числа фотоэлементов за счет исключения емкости выходной шины в цепи протекания тока инжекции. На фиг. 1 приведена электрическая схема фоточувствительного устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма импульсных напpяжений, поясняющая работу устройства. Устройство содержит линейку 1 МДП-фоточувствительных на общей подложке; сдвиговый регистр 2 с адресными шинами 3, линейку ячеек, в каждую из которых входят: инвертор 4, транзистор сброса, первый адресный транзистор 5 сброса, первый адресный транзистор 6, второй адресный транзистор 7, разделительный конденсатор 8 и повторительный транзистор 9, шина смещения, шина 11 и импульсного питания, шина 12 питания и выходная шина 13. На фиг. 2 по осям абсцисс отложены значения времени t, а по осям ординат - значения импульсных напряжений и сигналов в различных точках схемы: i - номер ячейки; U_i - импульсное напряжение на i-адресной шине сдвигового регистра; ΔU_i - величина изменения потенциала на выходной шине; U_инж - импульсное напряжение на шине питания (инжекции); U_ci - сигнал на затвор i-го МДП-фотоэлемента. Фоточувствительное устройство работает следующим образом. В момент времени t₁ поступает импульсное напряжение U_i на i-адресную шину сдвигового регистра, при этом на выходе инвертора и, следовательно, на затворе транзистора сброса выделяется запирающее напряжение и затвор i-го МДП-фотоэлемента отключается от шины смещения, а потенциал на нем U_oi останется равным потенциалу шины смещения, открывается первый адресный транзистор, подключающий исток повторительного транзистора к выходной шине; все изменения потенциала на затворе повторительного транзистора приводят к изменению его проводимости, что можно регистрировать на выходной шине, открывается второй адресный транзистор, подключающий разделительный конденсатор к шине импульсного питания. При этом все остальные затворы МДП-фотоэлементов подключены к шине смещения через транзистор сброса, выходные транзисторы отключены от выходной шины, а разделительные конденсаторы отключены от шины импульсного питания. По окончании переходных процессов в момент времени t₂ на шину импульсного питания поступает импульсное напряжение U_инж, при этом разность потенциалов между затвором выбранного i-го МДП-фотоэлемента и подложкой уменьшается, и заряд, накопленный на этом элементе, инжектируется в подложку. После действия инжектирующего импульса и протекания тока инжекции в момент времени t₃ потенциал на затворе i-го МДП-фотоэлемента U_сiизменится и будет отличаться от потенциала шины смещения на величину ΔU_i= Θ_нак.i/(C_з+C_яч+C_p),(1) где С_з - технологическая емкость затвора повторительного транзистора; С_яч - емкость МДП-фотоэлемента; С_р - емкость разделительного конденсатора; Θ_нак.i - величина накопленного заряда. После этого в момент t₄ на i-й адресной шине сдвигового регистра прекращает действовать импульсное напряжение, при этом адресные транзисторы i-й ячейки закрываются, отключая исток повторительного транзистора от выходной шины, а разделительный конденсатор от шины импульсного питания, транзистор сброса открывается, подключая затвор i-го МДП-фотоэлемента к шине смещения. Сдвиговый регистр последовательно формирует импульсные напряжения на остальных адресных шинах и все сказанное выше повторяется для каждой ячейки. На фиг. 2 показаны импульсные напряжения на соседних с i-й адресных шинах [на предыдущей (i-1)-й и на следующей (i+1)-й] и изменение сигналов на i-1-м затворе - U_c(i-1), на i+1 затворе - U_c(i+1)МДП-фотоэлементов, соседних с i-м фотоэлементом. На выходной шине формируется видеосигнал U_вых в виде временной последовательности сигналов с каждого фотоэлемента, пропорциональных накапливаемому в них заряду. Из формулы (1) видно, что в данном техническом решении сигнал, получаемый с i-го элемента ΔU_i, не зависит от числа фотоэлементов.

Формула изобретения

ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее линейку МДП-фотоэлементов, расположенных на общей подложке, сдвиговый регистр с адресными шинами, линейку ячеек, каждая из которых содержит транзистор сброса, инвертор и адресный транзистор, шину смещения, шину питания, шину импульсного питания, выходную шину, причем вход инвертора каждой ячейки соединен с соответствующей адресной шиной сдвигового регистра, а выход инвертора подключен к затвору транзистора сброса, сток которого соединен с шиной смещения, а исток подключен к затвору соответствующего фотоэлемента, затвор первого адресного транзистора каждой ячейки соединен с соответствующей адресной шиной сдвигового регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем снижения величины порога чувствительности при увеличении числа фотоэлементов за счет исключения емкости выходной шины в цепи протекания тока инжекции, в него дополнительно введены в каждую ячейку второй адресный транзистор, разделительный конденсатор, повторительный транзистор, причем исток первого адресного транзистора соединен с выходной шиной, а сток этого транзистора подключен к истокам повторительного транзистора, исток которого соединен с шиной питания и затвор подключен к затвору соответствующего фотоэлемента, затвор второго адресного транзистора соединен с адресной шиной сдвигового регистра, сток второго адресного транзистора подключен к шине импульсного питания, а исток - к обкладке разделительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с затвором соответствующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---