ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЗС

Фоточувствительные приборы. Одно из основных направлений применения ПЗС — создание фоточувствительных твердотельных приборов, заменяющих вакуумные электронные передающие трубки.

Принцип действия такого прибора, созданного на основе ПЗС, заключается в том, что в отдельной ячейке МДП-конденсатора происходит непосредственное преобразование энергии светового потока в электрическую энергию. Если энергия кванта света превышает энергию, соответствующую ширине запрещенной зоны между зоной проводимости и валентной зоной, то происходит явление генерации — образование электрона и дырки проводимости. Эти носители заряда в полупроводнике под действием электрического поля, образованного за счет тактового напряжения, разделяются. Основные носители оттесняются в глубь полупроводника, неосновные притягиваются к границе раздела, накапливаясь в потенциальной яме. Накопленный заряд пропорционален световому потоку, падающему на поверхность ячейки, и времени.

Таким образом, в ячейках ПЗС производится запись световой информации в виде зарядов различной величины, затем заряды перемещаются поочередно на выход, где преобразуются в электрическое напряжение следующих поочередно импульсов, амплитуда которых пропорциональна освещенности. Устройство преобразователя — пластинка небольших размеров, на которую проектируется с помощью объектива световой поток от изображения. Через прозрачный диэлектрик свет воздействует на полупроводники каждой ячейки, образованной МДП-конденсатором.

На поверхности пластины размещено несколько сот тысяч элементарных МДП-конденсаторов. Каждому элементу изображения соответствует отдельный МДП-конденсатор. По сравнению с вакуумными передающими трубками данный прибор, обеспечивая такие же качественные показатели, имеет несравнимо меньшие габаритные размеры и массу, потребляет гораздо меньшую мощность, а самое главное, имеет большие надежность и срок службы.

Созданные на основе ПЗС устройства преобразования света в электрические сигналы в настоящее время успешно используют для измерений отдаленных и малодоступных объектов, например толщины раскаленного проката, лесоматериалов, размеров слитков кремния. Эти же приборы позволяют считывать различные надписи — номера вагонов, индексы на конвертах и т. д. Очень перспективно применение этих приборов в робототехнике.