Structure MOS - CCD

Introduction - Définitions

Description

Fonctionnement

Structure MOS réelle

Dispositifs CCD

Conclusions Exercices


Structure MOS- Dispositifs C.C.D. 7.5 dispositifs C.C.D.

7.5.3. Dispositif de transfert à 3 phases.

Le dispositif à transfert. doit être capable de :

Un circuit d'entrée est constitué d'un transistor MOS dont le drain est la première capacité. Il injecte une charge proportionnelle à la tension d'entrée appliquée sur la grille Ge.

Une zone de transfert formée par une rangée de capacités M.O.S. très proches les unes des autres connectées à des signaux d'horloges H1, H2, H3. Il faut que les trois signaux d'horloge soient décalés de 3p/2. L'ensemble de trois capacités forme une cellule.

Un circuit de sortie restituant un signal proportionnel à la quantité de charges présentes dans la dernière cellule. La diode Ds est polarisée en inverse. Les charges transférées sous Gs provoquent l'apparition d'un courant inverse de la diode.

a) inefficacité de transfert;

C'est le rapport entre la quantité de charges perdues lors du transfert sur la quantité de charges initiales.

I = 1 - E

E : efficacité de transfert.

Comment se comportent les charges au cours d'un transfert ?

Au départ le paquet de charges est très compact avec un fort gradient de densité aux bords du puits, les charges sont rapidement évacuées grâce à leur forces de répulsion.

Ensuite quand les forces de répulsions diminuent, les charges sont alors évacuées par un phénomène de diffusion ou de conduction si un champ électrique transversal existe.

Si on définit tb : temps de transit des charges les plus lentes :

tb = L2/2.5 D

D : coefficient de diffusion, L : distance des centres des capacités

E = 1 - b exp-t/tb

En pratique l'efficacité de transfert est plus faible que la valeur prévue car des porteurs sont piégés par les états de surface.

Un paquet initial Q0 traversant un C.C.D. de m cellules ( n = 3 m transferts) devient :

Qn = Q0 (1 - I)n Q0 (1 - nI )

par exemple si on peut accepter une erreur de 10 % avec une inefficacité de 10-4 à chaque transfert, le nombre de capacités possibles est 1000 soit de l'ordre de 330 cellules.

La fréquence d'horloge minimale est imposée par le phénomène thermique. Il faut que la quantité de charges transportées ne soit pas affectée par l'apport de porteurs créés par l'agitation thermique.

Dans le cas de signaux binaires, on introduit à la fin de la ligne de transfert un circuit qui mesure le paquet de charges et le compare à une valeur de référence. Chaque fois qu'il existe une différence un nouveau paquet remplace l'ancien.

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Dernière mise à jour : le   10-Mai-2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX