Структури базових логічних елементів, страница 29

 Якщо до одного з електродів прикласти високий позитивний потенціал, то область напівпровідника під ним буде збідненою “дірками” і в ній створеться потенційна яма. Якщо забезпечити позитивний потенціал +j достатньо великим, то напівпровідникова пластина поблизу електроду  змінить тип провідності  (  вона  стане  n - типу  ).  В любому випадку  потенційна  яма  довго  порожньою  не  буде,  так  як  до  неї  швидко  почнуть  притягуватися   від’ємні заряди, що появляються за рахунок термогенерації в тілі напівпровідника.

                                                Рис.2.50.

Пристрій  ПЗЗ  працюють  за  рахунок  накопичення  і  руху  зарядів  від  однієї  потенційної  ями  до  іншої.  Трифазна  система  ПЗЗ  найбільш  зручна  для  забезпечення  зсуву  заряду  в  одному  напрямку  вздовж  пристрою. Якщо  в структуру напівпровідника внесений   заряд,  то  при  максимальному  потенціалі  j1 він  накопичується  під  першим  електродом.  Для  переміщення  під  другий  електрод  спочатку  j1  зменшується  і  стає  тимчасово j1 = j2. Після цього потенціал j2 зростає. В  наслідок  під  j2утворюється  потенційна  яма  і  заряд  стікає  під  j2.  Для  переводу  потенціалу під j3  j1 = j2 = jм/2  j3 = jмдеjм - максимальний  потенціал  і  т. п. Пересування  наступних потенціалів відбувається  послідовно.  ПЗЗ  придатні для  зберігання як цифрової  інформації,  так  і  аналогової;  так  як  можливо  заповнити  порожнину  ям  за  рахунок  термогенерації,  то  ПЗЗ  можуть  працювати  тільки  в  динамічних  режимах. 

В  ПЗЗ  є  ряд  причин  втрати  заряду,  тому  його  постійно  необхідно  поновлювати.  Швидкість  руху  заряду  хоча  і  велика,  але  обмежена.  Має  місце  темновий  струм    за  рахунок  термогенерації  електронно - діркових  пар.  Це  сприяє  заповненню  потенційних  ям  і  спотворює  сигнал.  Але  розроблені  ефективні  методи  боротьби з вказаними недоліками. На  рис. 2.51 приводиться варіант  ПЗЗ  з  елементами  запису  і  зчитування  інформації.

Вхідна  область  діє  як  витік,  З1 - затвор,  З2 - стік.  Стробуюча  напруга  U1  подається  на  З1,  а  вхідний  сигнал  діє  на  вхідну  дифузійну  область.  Величина  заряду  витоку   визначається  рівнем  сигналу  і  коли  приходить стробуючий  імпульс,  перша  потенційна  яма  під  З2  заповнюється  до  цього  рівня.  Заряд  також  заповнює  потенційну  яму  під  З1,  але  коли  знімається  страбіруюча  напруга  U1  -  заряд  повертається  до витоку. 

В  вихідному  каскаді  дифузійна  n - область  діє  як  стік.  Постійне  зміщення  на  З5  служить  для  розв’язки  стоку  від  впливу  тактових  імпульсів.  Заряд  від  З4  проходить  через цей потенційний  бар’єр  і  детектується  як  вихідний  сигнал  в  стоковій  дифузійній  області.  Практично  безпосередньо  на  підложці  ПЗЗ  розташовані  і  підсилювачі  для  підвищення  рівня  вихідного  сигналу.  Їх  також  можна  використовувати  для  отримання  незнищуваного  зчитування  вздовж  лінії  ПЗЗ.  ПЗЗ  можуть  бути  використані  для  зберігання  аналогової  та  цифрової  інформації  або  для  запису  і  запам’ятовування  оптичного  сигналу.  Якщо  на  вхід  подати  аналоговий  сигнал,  то  він  автоматично  відбирається  і  зсувається  з  тактовою  частотою  так,  що  на  виході  з’являється  вхідний  сигнал,  але  затриманий  і  у  вигляді  імпульсів,  модульованих  по  амплітуді.  Для  відновлення  сигналу  його  необхідно  підсилити  і  відфільтрувати.  Враховуючи  дискретний  характер  передачі  інформації,  ПЗЗ  можуть  бути  використані  в  якості  регулюємих  ліній  затримки.

                                                       

                                                  Рис.2.51.