Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Арратуна Р. -> "Оптические вычисления" -> 34

Оптические вычисления - Арратуна Р.

Арратуна Р. Оптические вычисления — М.: Мир, 1993. — 441 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievichesleniya1993.pdf
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 175 >> Следующая

электроны в- потенциальную яму, находящуюся под затвором, и низким
потенциалом, отталкивающим электроны. В любой заданный момент времени по
крайней мере два соседних затвора
Vm = Vpo~Vbi,
(3.1)
(3.2)
88
Часть I. Пространственные модуляторы света
находятся под высоким потенциалом и накапливают заряд. Для перемещения
зарядового пакета на следующую пару затворов потенциал на третьем затворе
(например, Ф3) должен расти, в то время как потенциал первого затвора
(например, Фi) уменьшается. Тогда заряд выталкивается потенциалом Ф{ из
опустошаемой ямы, в области с Ф2 и Ф3, где ямы заполняются.
По мере увеличения тактовой частоты становится более трудным поддержание
быстрых тактовых переходов, и форма импульсов ухудшается почти до
синусоидальной формы. К счастью, большинством ПЗС-структур можно
управлять синусоидальными сигналами, без значительного снижения
характеристик. Этот факт может быть использован для снижения рассеиваемой
мощности в цепях формирователей тактовых сигналов. Причина этого состоит
в том, что затворы ПЗС-структур представляют преимущественно емкостную
нагрузку для цепи формирователя и, следовательно, возможно управлять
затворами с помощью RC-цепей, обладающих высокой добротностью. В этом
случае потребление мощности может быть намного ниже, чем для традиционных
переключающих цепей, рассеивающих существенные мощности.
Одну важную проблему, связанную с этим устройством, не указанную на
слишком упрощенной диаграмме на рис. 3.9, представляет область зазора
между затворами, показанная на рис. 3.7. Если этот зазор очень широкий,
соседние электроды на затворах не регулируют соответствующим образом
потенциал в канале и возможно образование ложных потенциальных ям или
барьеров, которые в свою очередь могут вызвать серьезные нарушения в
процессе переноса заряда [8, 9]. Чтобы избежать этой опасности, требуется
поддерживать минимальные размеры зазора, обычно не более 1 мкм. Это
является особенно
Рис, 3,10. Формы тактовых сигналов для 4-фазного ПЗС,
Глава 3. Компоненты оптического процессора на основе ПЗС 8У
настоятельным требованием в процессе изготовления устройства и нуждается
в совершенном литографическом оборудовании и тщательном проведении
процессов. Недавно была продемонстрирована новая структура с затворами,
изготавливаемыми из одного или более металлических слоев и
диэлектрических слоев, обеспечивающих межэлектродную изоляцию [20]. Этот
процесс создания перекрывающихся затворов предъявляет менее жесткие
требования к литографии и дает возможность регулировать размеры зазора с
субмикронной точностью. Ниже описана другая структура затворного типа,
успешно работавшая с гигагерцевыми тактовыми частотами.
Далее будут кратко упомянуты ограничения характеристик, накладываемые
темновым током и ловушечными эффектами. Темновой ток представляет собой
спонтанную генерацию элек-трон-дырочных пар и, следовательно, является
источником нежелательного заряда. Так как представляющие здесь интерес
приложения связаны с использованием высоких тактовых частот, заряд
темнового тока обычно будет удаляться из устройства прежде, чем он будет
накоплен в значительном количестве. Типичная величина для GaAs составляет
100 нА/см2, что приблизительно в 100 раз больше, чем для существующих
кремниевых ПЗС. На этом уровне типичная ПЗС-структура на GaAs будет
заполнена темновым током за времена около 0,1 с. AlGaAs имеет более
широкую запрещенную зону, чем Si и GaAs, и вследствие этого могут быть
получены намного более слабые темновые токи. При комнатной температуре в
ПЗС-структурах на AlGaAs наблюдались значения, близкие к 0,043 нА/см2
[18].
Даже когда ПЗС-структура работает при достаточном размахе тактовых
импульсов и имеет хорошие профили распределения потенциала в области
между затворами, обеспечивающими полный перенос свободных зарядов,
остается дополнительный источник потерь заряда, возникающий вследствие
захвата на ловушки. Источником таких ловушек являются химические
загрязнения и структурные дефекты кристалла. Захват носителей на такие
состояния обычно происходит за времена в пределах наносекунд, но
освобождаются они за времена, зависящие от типа ловушкн. По сравнению с
кремнием, где обычными являются концентрации ловушек менее 10й см~3,
плотности ловушек в GaAs и других смешанных полупроводниках обычно
составляют по меньшей мере в 100 и более раз большие величины. Но,
несмотря на это, сообщалось о создании ПЗС-структур на GaAs с
эффективностью переноса, приближающейся к кремниевым устройствам [26].
Одна из причин может состоять в том, что скорость освобождения заряда или
время эмиссии из ловушки изменяются в очень широких пределах и,
следовательно, различные ловушки будут обладать различными степенями
влияния на характеристики устройства. Например,
90
Часть I. Пространственные модуляторы света
один особенно широко распространенный вид ловушек в GaAs - это дефект
стехиометрии, известный как EL2, время эмиссии которого при комнатной
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed