Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
3.5.2. Устройство и характеристики ПЗС-модулятораНа рис. 3.19 представлено поперечное сечение пространственного модулятора света на основе ПЗС-структуры на
Рис. 3.18. Теоретические и экспериментальные данные по поглощению (эффекта Франца - Келдыша) в максимальное электрическое поле, в то время как полная яма, наоборот, имеет только слабое электрическое поле под барьером Шоттки. В результате для объемного электропоглощения коэффициент оптического пропускания будет наибольшим для заполненной ямы и наименьшим для пустой ямы. Для вычисления модуляционных возможностей данного устройства рассмотрим упрощенную структуру на рис. 3.20, на котором показан один затвор ПЗС вместе с омическим контактом по отношению к каналу. Канал состоит из слоя
Рис. 3.19. Поперечное сечение пространственного модулятора света на Госструктуре на GaAs.
Рис. 3.20. Поперечное сечение устройства, используемого при расчетах электропоглощения. максимальной модуляции эта структура не является оптимальной, однако она проста для анализа и демонстрирует основные рабочие характеристики. Когда на затвор подается отрицательный по отношению к каналу потенциал, образуется вырожденный слой глубиной
где V — канальное напряжение (т. е. потенциал на омическом контакте по отношению к затвору). Полагают, что канальное напряжение меньше величины
Коэффициент пропускания оптической мощности
где
Используя данные относительно электропоглощения из рис. 3.18, можно вычислить зависимость коэффициента пропускания от канального напряжения для различных длин волн; такие данные показаны на рис. 3.21. Коэффициент пропускания был нормирован с помощью значения, полученного при нулевом напряжении канала (или условии заполненной ямы). Как было замечено ранее, коэффициент пропускания уменьшается с ростом напряжения канала. Таким же образом модуляция является наибольшей для длин волн, ближайших к длине волны отсечки 870 нм, определяемой шириной запрещенной зоны. Результаты расчетов для других уровней легирования (от В работе [15] сообщалось об экспериментальном подтверждении эффекта электропоглощения в ПЗС на GaAs. Модуляцию было трудно наблюдать отчасти потому, что максимальное напряжение канала составляло только 10 В, а также из-за «утечки» света по краям ямы, где электрическое поле не контролировалось зарядом. Другая проблема состоит в том, что толстая подложка (порядка 300 мкм) имела значительное поглощение, особенно на длинах волн, ближайших к краю зоны, где модуляция максимальна. Эти проблемы были решены в недавно появившемся устройстве, в котором было улучшено
Рис. 3.21. Расчетная зависимость изменения относительного коэффициента пропускания от канального напряжения для структуры, показанной на рис. 3.20.
Рис. 3.22. Экспериментальные и теоретические зависимости глубины модуляции пропускания экранирование света над затворами, повышено максимальное канальное напряжение до величин около 22 В и подложка которого была уменьшена до приблизительно 50 мкм. Модуляционные характеристики этого Хотя глубина модуляции продолжает увеличиваться с ростом напряжения канала, принципиальным ограничением этого напряжения является возникновение лавинного умножения, приводящего к заполнению ям нежелательным зарядом. Проблема лавинного заряда является особенно острой для краевых областей электродов затворов, где большие различия тактовых напряжений между смежными затворами возникают в промежутке, который с необходимостью должен быть мал, чтобы избежать проблем, связанных с неконтролируемым потенциалом под затвором. На основании имеющегося в настоящее время опыта для материалов с Данные на рис. 3.21 показывают, что даже при лучшем стечении обстоятельств спад пропускания составит самое большее 30%. Этой величины более чем достаточно для некоторых задач обработки сигналов, таких как двумерное преобразование Фурье [16], но, видимо, это не пригодно для задач оптических вычислений. Таким образом имеются вынужденные причины для поиска альтернативных структур, которые и позволят усилить глубину модуляции, и снизят требования к управляющим напряжениям. Недавно в [13] были представлены некоторые идеи относительно путей дальнейшего прогресса в данном направлении. Один важный момент, который следует отметить, состоит в том, что из-за ярко выраженной нелннейной зависимости между коэффициентом поглощения и электрическим полем, области ПЗС канала со слабым полем вносят непропорционально малый вклад в поглощение. Так, основная часть электропоглощения в структуре на рис. 3.8, а возникает вблизи затвора, где поле максимально. Более эффективной могла бы быть структура, в которой электрическое поле распределено однородно по большей части канала. Другим путем увеличения соотношения контраста является подход, в котором применяются многослойные структуры и управляющие электрические напряжения прикладываются к слоям параллельно, а оптическое поглощение осуществляется при последовательном прохождении слоев. Оба подхода воплощены в структуре, показанной на рис. 3.23. Основная
Рис. 3.23. Иллюстрация к методике увеличения контраста ПМС, основанного на электропоглощении и использующего многослойную комбинацию ячейка состоит из последовательно легированных Хотя этот подход привлекателен с точки зрения рабочих характеристик, он порождает значительные трудности при изготовлении устройств. Среди многих проблем изготовления этой структуры возникает необходимость создания контактов между
|
1 |
Оглавление
|