Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 1" -> 136

Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 1 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov11984.djvu
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 .. 142 >> Следующая

заряда.
Динамика процесса переноса сигнального заряда в ПЗС исследовалась также
численным анализом системы уравнений Пуассона, непрерывности и
транспортных соотношений с учетом двумер-ности распределения потенциала в
активной области прибора [62]. Полученные при этом распределения
плотности сигнального заряда и поверхностного потенциала в различные
моменты времени с начала переноса приведены на рис. 47. Анализируя
графики распределения поверхностного потенциала (рис. 47, а), легко
видеть, что скорость стекания заряда весьма велика в начальные моменты
времени, что обусловлено высокой скоростью дрейфа электронов в большом
самоиндуцированном электрическом поле. Отметим, что уже через 0,8 не
после начала переноса поверхностный потенциал под затвором А практически
перестает изменяться со временем. Это означает, что большая часть
сигнального заряда успела к этому времени вытечь из-под левого электрода.
При этом разность поверхностных потенциалов под двумя соседними затворами
близка к стационарному значению 1,5 В, что также приводит к существенному
замедлению скорости переноса. Из распределений плотности подвижного
сигнального заряда (рис. 47, б) видно, что распределение сигнального
заряда под электродом А более плавное, чем под электродом В. Это
обусловлено тем, что в более глубокой потенциальной яме большими
оказываются и краевые поля, "поджимающие" сигнальный заряд к центру ямы.
Отметим также, что в соответствии с графиками, приведенными на рис. 47,
б, через 0,8 не после начала переноса 99 % всех сигнальных Электронов
находятся уже под электродом В.
Рассматривая работу ПЗС, мы до сих пор считали сигнальные электроны
свободными и анализировали их движение в соответ-
МДП-структуры. Приборы с зарядовой связью
441
Рис. 47. Распределение потенциала под затворами в различные моменты
времени (а) и соответствующие распределения плотности информационного
заряда под затворами в процессе переноса (б) [62].
И В
Ь- 4ш-t j--4икм-^
Ра сстояни е, мкм 6
ствующим образом искривленной зоне проводимости, пренебрегая при этом
взаимодействием между зоной проводимости и связанными состояниями в
запрещенной зоне кристалла, такими, например, как поверхностные ловушки.
Рассмотренные выше механизмы переноса называются моделью переноса
свободных зарядов. Эта модель справедлива при сравнительно высоких
тактовых частотах и дает разумную оценку предельных тактовых частот ПЗС,
превышение которых приводит к резкому снижению эффективности переноса.
Так, например, для ПЗС с длиной затворов ~10 мкм и при типичных значениях
остальных параметров для обеспечения эффективности переноса не ниже 99,99
% тактовая частота не должна превышать нескольких десятков мегагерц.
В области промежуточных ¦ тактовых** частот эффективность переноса
сигнального заряда определяется главным образом процессом захвата
сигнальных электронов на поверхностные ловушки. Процессы захвата и
освобождения электронов с поверх-
442
Глаза 7
ностных состояний, сопровождающие движение сигнального пакета в
трехфазном ПЗС, показаны на рис. 48 [63]. Когда сигнальный заряд "входит"
в контакт с пустыми поверхностными ловушками, все они практически
мгновенно заполняются электронами. После того как этот сигнальный пакет
уходит под соседний затвор, захваченные электроны начинают генерироваться
с ловушек в зону проводимости. Поскольку энергетический спектр
поверхностных ловушек квазинепрерывен, процесс освобождения электронов
характеризуется довольно широким спектром сравнительно больших постоянных
времени (рис. 20). Поэтому электроны, захваченные на сравнительно мелкие
ловушки, освобождаются достаточно быстро и успевают догнать "свой"
сигнальный пакет, в то время как электроны с более глубоких ловушек
поступают уже в "чужой" пакет, следующий за первым (рис. 48). В
результате этого процесса, если на вход ПЗС подать конечную
последовательность одинаковых зарядовых пакетов, первые из них подойдут к
выходному устройству значительно ослабленными, в то время как за
последним еще некоторое число тактов будет тянуться "хвост" отставшего
заряда. Неэффективность переноса, обусловленная рассматриваемым
взаимодействием сигнального заряда с поверхностными состояниями,
описывается выражением
qkTDjt
CiVs
Щр+ !),
(67)
где CiVs - поверхностная плотность сигнального заряда, Dit - плотность
поверхностных состояний, а р -число фаз (на рис. 48 р = 3). Для
уменьшения неэффективности е следует уменьшать плотность поверхностных
состояний.
Влияние поверхностных ловушек на эффективность переноса можно существенно
уменьшить, постоянно пропуская через ПЗС-
Злектроды
переноса
Двуокись
кремния
Граница ______
обеднения ^
Г/ЛУ/Л Г////УД-EZZ2Z2-----ZZZZ2
X Ч
у Сигнальный
тт
-*г
/
\_~

заряд
Направление переноса заряда
Рис. 48. Захват и освобождение электронов с поверхностных ловушек под
различными электродами в процессе переноса сигнального заряда в
трехфазном ПЗС [63].
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 .. 142 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed