CMOS - nazwa technologii czy sposobu działania ?? [Archiwum]

Zobacz pełną wersję : CMOS - nazwa technologii czy sposobu działania ??

MarekC

04-11-2005, 11:08

Próbowałem znaleźć jakieś materiały dotyczące fizycznej budowy matryc CMOS... i kicha.
Chciałem się przekonać na co (bramka, źródło, czy dren) kierowany jest strumień światła i w jaki sposób może ona sterować polem elektrycznym kanału fototranzystorów MOS, by otrzymać sygnał który jest później przetwarzany w plik z obrazem.
W tranzystorach MOS przepływem prądu przez kanał "p" lub "n" steruje się za pomoca napięcia przyłożonego do metalowej bramki, która jest izolowana od kanału tlenkiem (stąd nazwa Metal-Oxide-Semiconductor w skórcie MOS). Gdy metalową bramkę potraktujemy światłem, to nic się nie stanie, bo w metalu (czy innym przewodniku) nie zachodzi przemiana światła w ładunek elektryczny. Tak się dzieje w półprzewodniku.. może więc w matrycach fotoczuła bramka wykonana jest nie z metalu tylko z półprzewodnika izolowanego tlenkiem od kanału ?? Jeśli tak, to taki fototranzystor nie powinien miec nazwy MOS, tylko.. SOS (Semiconductor-Oxide-Semiconductor), a komplementarna para takich tranzystorów nie CMOS, a CSOS... chyba że jest to jakoś inaczej rozwiązane..
wie ktoś dokładnie jak skonstruowane są elementy fofoczułe w matrychach CMOS ??

iczek

04-11-2005, 11:33

MarekC

04-11-2005, 11:48

O ja Cie chromole. Stary - skąd ty znasz tyle obcych slow ? :)
Tak tylko delikatnie przypomne - fotografia - o tym tutja mowimy :)
Ale spoko - z pewnoscia znajdziesz tutaj takich, co zrozumieli o co pytasz :)

Ależ i ja piszę o foto. A dokładniej chodzi o wyjaśnienie jak różnice w konstrukcji CCD i CMOS wpływają na takie parametry zdjęcia jak szumy, rozpiętość tonalna, odwzorowanie kolorów
kolega pn_ zainspirował mnie do tego w dyskusji o zapowiedziach D200.. było coś CCD lepsze od CMOS.. przekonajmy się analizując budowy, zasady działania i sposoby obróbki sygnałów..

Skąd znam ?? jestem po technikum i studiach elektronicznych ;-)

piast9

04-11-2005, 12:47

CMOS to jest nazwa jednej z technologii półprzewodnikowych, w których kolejne procesy umożliwiają wytworzenie tranzystorów MOS z kanałem p oraz n. Powiedzenie "matryca CMOS" jest skrótem myślowym - jest to matryca wykonana w typowym procesie CMOS. Dodam, że pompa ładunkowa stosowana w czujnikach CCD nie jest możliwa do wykonania w standardowym procesie CMOS, konieczne jest uzycie innej (zmodyfikowanej) linii technologicznej.

Trochę linków jest tu:
http://electronics.howstuffworks.com/question362.htm

Coś tylko obrazków przy tych patentach nie widzę. W każdym razie na 99% wiem, że w jednym i w drugim typie czujników sam detektor jest bardzo podobny - fotodioda odpowiednio spolaryzowana.

W CCD ładunek zgromadzony w diodzie jest przenoszony wzdłuż struktury pompą ładunkową w poprzek struktury do linijki wzmacniaczy wyjściowych, natomiast matryce CMOS bardziej przypominają pamięci półprzewonikowe, w których poszczególne piksele adresowane są niezależnie, matrycowo, z których każdy posiada swój własny wzmacniacz wyjściowy i klucze dołączające na żądanie tę a nie inną komórkę do linii wyjściowych.

Ponieważ w trakcie przemieszczania ładunku w pompie ładunkowej cały czas do sygnału uzytecznego dodawane są szumy, następuje rozmycie itp itd, matryce te mają potencjalnie większe szumy. Do pixeli w CMOS można dostać się znacznie szybciej, brak jest strat związanych z niedoskonałością działania pompy ładunkowej.

Potencjalne możliwości CMOS ma moim zdaniem dużo większe. A to, że stosunkowo niedawno pojawiły się CMOSy o jakości wystarczajacej do zastsowania w fotografii, świadczy zapewne o istnieniu innych problemów z matrycami CMOS, o których producenci milczą. Przez dlugi czas nadawały się one tylko do "zabawek". A że nie trzeba było osobnej linii technologicznej do ich produkcji, to były tanie.

MarekC

04-11-2005, 13:03

dzięki za ten interesujący link. Jest w nim chyba zawarta odpowiedź na pytanie czemu tak późno..przynajmniej jeden z problemów:

CCD sensors, as mentioned above, create high-quality, low-noise images. CMOS sensors, traditionally, are more susceptible to noise.
Because each pixel on a CMOS sensor has several transistors located next to it, the light sensitivity of a CMOS chip tends to be lower. Many of the photons hitting the chip hit the transistors instead of the photodiode.
CMOS traditionally consumes little power. Implementing a sensor in CMOS yields a low-power sensor.
CCDs use a process that consumes lots of power. CCDs consume as much as 100 times more power than an equivalent CMOS sensor.
CMOS chips can be fabricated on just about any standard silicon production line, so they tend to be extremely inexpensive compared to CCD sensors.
CCD sensors have been mass produced for a longer period of time, so they are more mature. They tend to have higher quality and more pixels.

Szczególnie drugi podpunkt tłumaczyłby trudność w opracowaniu matrycy CMOS.. duża ilość tranzystorów wokół fotoceli oznacza, ze dużo trudniej wykonac mikrolensy które kierują światło na fotocele, nie zaś tranzystory pełniące inne funkcje. Dodatkowo oznacza to większe upakowanie - większą skalę integracji, niż w przypadku CCD. A więc linia produkcyjna podobna bardziej do tej dla procesorów czy pamięci niż zabawek..

nadal jednak nie rozumiem z czego jest wykonany element fotoczuły. w CMOS też raczej nie mamy do czynienia z fotodiodą (czy wogóle są diody MOS ?? 2 elektrody, złacze p-n czy metal-półprzewodnik ?? ale złącz nie ma w technologii MOS - to jest ich główna moc) tylko raczej fototranzystorem..chyba że fotodioda wykonana w innej technologii, sterująca bramkami pary komplementarnej CMOS...
Grzebiemy dalej, gdy wszystko wyklaruje się w głowie, spróbuję dać koledze pn_ "bezsporny dowód" na wyższość CMOS nad CCD..

piast9

04-11-2005, 14:55

Szczególnie drugi podpunkt tłumaczyłby trudność w opracowaniu matrycy CMOS.. duża ilość tranzystorów wokół fotoceli oznacza, ze dużo trudniej wykonac mikrolensy które kierują światło na fotocele, nie zaś tranzystory pełniące inne funkcje.
Mam wrażenie że ta lista jest nieco nieaktualna, pochodzi sprzed ładnych paru lat i opisuje CMOS stosowane w tanich webcamach.

Technologie o coraz mniejszej regule projektowania stale tanieją, w związku z czym maleje też powierzchnia tego kawałka elektroniki przy każdym z pixeli.

Dodatkowo oznacza to większe upakowanie - większą skalę integracji, niż w przypadku CCD. A więc linia produkcyjna podobna bardziej do tej dla procesorów czy pamięci niż zabawek..
Dla mnie to są zabawki :)

nadal jednak nie rozumiem z czego jest wykonany element fotoczuły. w CMOS też raczej nie mamy do czynienia z fotodiodą (czy wogóle są diody MOS ?? 2 elektrody, złacze p-n czy metal-półprzewodnik ?? ale złącz nie ma w technologii MOS - to jest ich główna moc)

Ależ oczywiście, że są złącza pn. Na przykład wyspa tanzystora p-MOS z podłożem. Odpowiednio robiąc maski można oprócz tych wysp wykonać też dużą fotodiodę.

Można zrobić fotoczujnik MOS, tyle że to wymagałoby przezroczystej elektrody bramkowej oddzielonej izolatorem od półprzewodnika. Polem tej elektrody zubożasz półprzewodnik i już masz pod nią obszar czynny fotodetektora. Jak to jest faktycznie w matrycach stosowanych np. u Canona - nie wiem.

Grzebiemy dalej, gdy wszystko wyklaruje się w głowie, spróbuję dać koledze pn_ "bezsporny dowód" na wyższość CMOS nad CCD..
Obawiam się że tego nie dowiedziesz. IMHO można co najwyżej zaryzykować twierdzenie, że CMOSach jest większy potencjał i są bardziej przyszłościowe bo postęp w nich ciąglę widać podczas gdy CCD nieco stanęły w miejscu.

dentharg

04-11-2005, 14:59

Lekcja poglądowa :) (http://web.canon.jp/Imaging/cmos/index-e.html)

MarekC

04-11-2005, 15:15

Dla mnie to są zabawki :)

Zajmujesz się projektowaniem masek do produkcji scalaków ??

Ależ oczywiście, że są złącza pn. Na przykład wyspa tanzystora p-MOS z podłożem. Odpowiednio robiąc maski można oprócz tych wysp wykonać też dużą fotodiodę.

Można zrobić fotoczujnik MOS, tyle że to wymagałoby przezroczystej elektrody bramkowej oddzielonej izolatorem od półprzewodnika. Polem tej elektrody zubożasz półprzewodnik i już masz pod nią obszar czynny fotodetektora. Jak to jest faktycznie w matrycach stosowanych np. u Canona - nie wiem.

No właśnie, takich informacji nigdzie nie ma. Chyba to nie jest jakaś tajemnica technologiczna..
Przezroczysta bramka .. masz na myśli półprzewodnik ???
taki fotodetektor to ciekawa koncepcja. Tylko jak z jego liniowością przetwarzania światła na sygały elektryczne. Bo szumy termalne chyba byłyby znikome.

Obawiam się że tego nie dowiedziesz. IMHO można co najwyżej zaryzykować twierdzenie, że CMOSach jest większy potencjał i są bardziej przyszłościowe bo postęp w nich ciąglę widać podczas gdy CCD nieco stanęły w miejscu.
Albo przynajmniej pokazać dlaczego tego typu przetworniki dają mniej zaszumiony obraz, czy mniej zniekształcony.

MarekC

04-11-2005, 15:20

Lekcja poglądowa :) (http://web.canon.jp/Imaging/cmos/index-e.html)

tak, ale my próbujemy dyskutować o conajmniej 2 poziomy abstrakcji niżej, zagłębiając się w budowę struktur pólprzewodnikowych pojedynczego sensora

dentharg

04-11-2005, 15:30

Hmm.. No tak. Skopiowałem link z zasobów, który oglądałem dawno temu. Sorki za zaśmiecanie.

Jurek Plieth

04-11-2005, 15:55

nadal jednak nie rozumiem z czego jest wykonany element fotoczuły...
IMHO to nie ma żadnego znaczenia. Parametry każdego elementu półprzewodnikowego silnie bowiem zależą od padającego nań światła. Tytułem próby możesz wziąć jakikolwiek starszego typu tranzystor w klasycznej obudowie metalowej, spolować jej "kapelusz", spolaryzować taki tranzystor w stan przewodzenia, a następnie zmieniając natężenie oświetlenia kontrolować jak bardzo prąd emitera zależy od tegoż oświetlenia. Podkreślam, że zależy bardzo mocno! Klasyczne fototranzystory są niczym innym, tylko typowymi tranzystorami n-p-n mającymi "kapelusz" obudowy zakończony światłoprzepuszczalną soczewką.
Z tego punktu widzenia nie ma żadnego znaczenia na jaką część "tranzystora" CMOS, lub elementu CCD pada światło! Byle tylko czułość takiego elementu była jak największa, takoż dynamika (z tym największy jak wiemy problem), no i oczywiście, aby tło szumowe było jak najmniejsze. Inne sprawy to możliwie stała czułość widmowa itp.

piast9

04-11-2005, 15:59

Zajmujesz się projektowaniem masek do produkcji scalaków ??
Samych masek to nie, choć robiłem to na zajęciach :) A przyrządy półprzewodnikowe - tak.

Przezroczysta bramka .. masz na myśli półprzewodnik ???
Tlenek indowo cynowy na przykład. To chyba jest półprzewodnik... :roll:

taki fotodetektor to ciekawa koncepcja. Tylko jak z jego liniowością przetwarzania światła na sygały elektryczne. Bo szumy termalne chyba byłyby znikome.
Koncepcja nie nowa. W zasadzie cokolwiek się nie zrobi aby w półprzewodniku był obszar wbudowanego pola elektrycznego i jest ładny detektor. Złącze pn, złacze ms, efekt polowy. Cokolwiek.

Przetworniki polegające na akumulowaniu wygenerowanych nośników są zawsze liniowe. Nie ma bolca. Liczba fotonów jest proporcjonalna do liczby nośników. Problem w tym, aby ta liczba była mocno znaczniejsza od liczby nośników rekombinujących bądź powstających w innych procesach.

Albo przynajmniej pokazać dlaczego tego typu przetworniki dają mniej zaszumiony obraz, czy mniej zniekształcony.
Dużą zaletą CMOS jest obróbka sygnału z fotodetektora już w pixelu. Tu szukam pola do popisu dla szeregu udoskonaleń mających zmniejszyć szum, czy właśnie zdelinearyzować charakterystykę światłoczułości aby zwiększyć dynamikę matrycy i upodobnić jej działanie do błony światłoczułej. W CCD tak sie nie da.

A co do zniekształceń - moim zdaniem wierność oddawania koloru zależy głównie od jakości filtra kolorowego i obróbki cyfrowej tego, co z matrycy wyszło.

MarekC

04-11-2005, 16:16

Tlenek indowo cynowy na przykład. To chyba jest półprzewodnik... :roll: [/piast]

tlenek półprzewodnikiem ?? One z natury są izolatorami, ale ..:roll:

[quote=piast9]
Koncepcja nie nowa. W zasadzie cokolwiek się nie zrobi aby w półprzewodniku był obszar wbudowanego pola elektrycznego i jest ładny detektor. Złącze pn, złacze ms, efekt polowy. Cokolwiek.

Miałem na myśli przezroczysty półprzewodnik.

Przetworniki polegające na akumulowaniu wygenerowanych nośników są zawsze liniowe. Nie ma bolca. Liczba fotonów jest proporcjonalna do liczby nośników. Problem w tym, aby ta liczba była mocno znaczniejsza od liczby nośników rekombinujących bądź powstających w innych procesach.

Czy aby napewno ?? a charakterystyka prądowa diody ?? Czy chciałbyś odbierać sygnał w postaci ładunku. Tylko co wtedy z rozładowywaniem takiego złącza, tak by nie było przekłamań sygału ?? i sprawa rekombinacji ?? podejżewam że musiałbyś taki sygnał mocno wzmacniać, a wzmacniacze wprowadzają szumy.

Dużą zaletą CMOS jest obróbka sygnału z fotodetektora już w pixelu. Tu szukam pola do popisu dla szeregu udoskonaleń mających zmniejszyć szum, czy właśnie zdelinearyzować charakterystykę światłoczułości aby zwiększyć dynamikę matrycy i upodobnić jej działanie do błony światłoczułej. W CCD tak sie nie da.

Dokładnie. Dwa elementy z innym typem kanału.. chyba częściowo kompensują nielinowość ch-k.
Dalsza obróbka to kolejna sprawa... pewnie transformacja Fouriera by rozłożyć sygnał na składowe kolorów podstawowych, dalej A/C i dopiero Digic

KuchateK

04-11-2005, 17:21

To ja jeszcze polece wyklady goscinne Marka Lewandowskiego z pl.rec.foto.cyfrowa jako cos przystepnego do czytania jesli chodzi o matryce i nie tylko.

Wykład gościnny 1 - o bateriach i akumulatorach:
http://groups-beta.google.com/group/pl.rec.foto.cyfrowa/msg/72e64e11a...
Wykład gościnny 2 - o akumulatorach LiION i NiMH:
http://groups-beta.google.com/group/pl.rec.foto.cyfrowa/msg/11d1326fa...
Wykład gościnny 3 - o matrycach CCD:
http://groups-beta.google.com/group/pl.rec.foto.cyfrowa/msg/47b8e4e5e...
Wykład gościnny 4 - o kolorach:
http://groups-beta.google.com/group/pl.rec.foto.cyfrowa/msg/e36df7df4...
Wykład gościnny 5 - o wielkości pixeli:
http://groups-beta.google.com/group/pl.rec.foto.cyfrowa/msg/790ed96cc...
Wykład gościnny 5 - o sensorach CMOS:
http://groups.google.com/group/pl.rec.foto.cyfrowa/msg/5fc429be874bbc55

piast9

04-11-2005, 20:28

Tu jest fajny link wyjaśniający sporo:
http://www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0/pyryfycy/123xx6x.pdf

MarekC

05-11-2005, 09:18

IMHO to nie ma żadnego znaczenia. Parametry każdego elementu półprzewodnikowego silnie bowiem zależą od padającego nań światła. Tytułem próby możesz wziąć jakikolwiek starszego typu tranzystor w klasycznej obudowie metalowej, spolować jej "kapelusz", spolaryzować taki tranzystor w stan przewodzenia, a następnie zmieniając natężenie oświetlenia kontrolować jak bardzo prąd emitera zależy od tegoż oświetlenia. Podkreślam, że zależy bardzo mocno! Klasyczne fototranzystory są niczym innym, tylko typowymi tranzystorami n-p-n mającymi "kapelusz" obudowy zakończony światłoprzepuszczalną soczewką.
Z tego punktu widzenia nie ma żadnego znaczenia na jaką część "tranzystora" CMOS, lub elementu CCD pada światło! Byle tylko czułość takiego elementu była jak największa, takoż dynamika (z tym największy jak wiemy problem), no i oczywiście, aby tło szumowe było jak najmniejsze. Inne sprawy to możliwie stała czułość widmowa itp.

Robiłem kiedyś takie eksperymenty z np. BC211 bo miał dużą obudowę :-). Stąd znam nieco wpływ światła na złącze p-n. Moje pytanie dotyczyło MOS, gdzie takiego nie ma, a wpływ światła na sam kanał "p" czy "n" jest znikomy.
piast9 przypomniał mi istnienie elementu typu np. p-MOS , o którym zapomniałem bo nigdy nie miałem sposobności używania go.. i to wiele wyjaśniło :-)
Tło szumowe napewno będzie niższe w elementach MOS, gdzie transport ładunków odbywa się w jednorodnym kanale, nie zaś przez złącza p-n..jak to ma miejsce w CCD.
Czułość widmowa pewnie zależy od powierzchni na jaką pada światło, ale i sposobu polaryzacji złącza. Tyle że ten drugi sposób ma swoje ograniczenia, bo wyższy prąd polaryzacji oznacza wydzielanie większej ilości ciepła, a to generuje szumy termiczne..Czyli większa powierzchnia fotoczuła. To z kolei oznacza konieczność zaapliowania większej liczby fotonów, by sygnal wyjściowy był użyteczny..czyli mniejsza dynamika. Wzmacnianie sygnału to znowu szymy i zniekształcenia.. same przeciwstawności :-)

MarekC

05-11-2005, 09:20

MarekC

05-11-2005, 11:37

Tu jest fajny link wyjaśniający sporo:
http://www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0/pyryfycy/123xx6x.pdf

Język kwiecisty, ale ma być zrozumiały dla każdego :-)
Super wyjaśniają materiały na stronie www.fillfactory.com (link w podanym pdf).

W kazdym razie konkluzja jest taka, że CCD w zasadzie kończy się na 6..10 Mpx, co wynika z jego konstrukcji i zasady działania. Tak duża i większe matryce wykonane w tej technologii pobierają dużą moc oraz są baaardzo narażone na wpływ ładunków bładzących po całej matrycy, co w efekcie zniekształca sygnały odbierane z pikseli. Poza tym CCD to tylko matryca sensorów, której całe sterowanie i jakakolwiek obróbka sygnałów - muszą być realizowane przez układy zewnętrze. To jak zwykle powoduje straty w sygnale i zniekształcenia.
Zaletą CCD jest możliwość wykonania sensora, który potrafi pracować BEZ zewnętrznej migawki - co jest podtswą działania kompaktów czy kamer. Dlatego na tym polu będzie ona chyba długo jeszcze królowała

CMOS z kolei ciężko wykonać małą matrycę, ze względu na ilość elementów składowych pixela..fotodioda i 3 tranzystory razy np. 8 Mpx .. 24 mln tranzystorów i 8 mln diod.. oprócz tego ścieżki do sterowania odczytem sygnałów z piksela.. toż to struktura a'la procesor Pentium III, a moze i Pentium IV. Do tego ograniczenie minimalnej powierzchni fotoczułej diody... to nie może być maleńkie :-)
Oprócz tego wymaga zewnętrznej migawki, czyli nadaje się tylko do dSLR.

CCD ze względu na swą konstrukcję i sposób transporu ładunku piksela od fotoceli do wyjścia z matrycy jest największą bolączką tego typu sensora, bo raz powoduje większe straty ładunku, a więc trzeb je jakoś kompensować - co dodaje szumy i zniekształcenia, dwa defekt jednego sensora w linii powoduje awarię całej linii. W CMOS tylko tego jednego sensora, co można jakoś zamapować...

Zawsze wyobrażałem sobie, że sygnał z sensora CMOS ma kształt zniekształconej sinusoidy wysyłanej do DSP przez czas otworzenia migawki, gdzie jest on zamieniany na postać cyfrową i dalej za pomocą skomplikowanych algorytmów rozkladany na sygnały składowe RGB..dalej to sumowanie takich składowych i w efekcie dane wyjściowe RGB. Idąc tym tropem zastanawiałem sią skąd te przekłamania kolorów, czy mniej naturalny wygląd zdjęć z dSLR niż z analogów.
Jak się jednak (dla mnie) okazuje odtwarzanie kolorów polega na interpretowaniu każdego piksela tak, jakby był czuły tylko na jeden kolor. jaki to zależy od tego jakiej maski RGB użyjemy. Odtwarzanie kolorów z maski polega na obserwacji, że kolor piksela zalezy od koloru piksela sąsiada, czyli np. piksel R jest wspólny dla 2-ch, czy więcej sąsiadujących z nim pikseli. Okazuje się, że mimo wysokiego zaawansowania matematycznego twórców takich masek, zdarza się że jakiś piksel nie ma składowej R, G, czy B. I wtedy mamy przekłamanie kolorów. Stosuje się tu tabele korekcji (zapisy typu +R), podobnie jak te do korygowania czułaości każdego elementu fotoczułego, ale mimo wszystko nie mamy pewności czy wartość brakującej składowej wyliczona przez algorytmy interpolacji zaszyte w DSP obliczyły dobrą wartość brakującej pikselowi składowej. często tak też nie jest i mamy przekłamania. Jest to ograniczenie technologiczne, które być może zostanie kiedyś pokonane..np. poprzez stworzenie elementu fotoczułego o kształcie i wielkości podobnych do składników fotoczułych w emulsji na kliszy..
Acha - zastosowanie masek wreszcie chyba wytłumaczyło mi czemu matryca ma większą fizyczną ilość pikseli, niż ilość efektywna. Musi być jakas nadmiarowość, by z maski odtworzyć kolory

Jurek Plieth

08-11-2005, 13:58

...Moje pytanie dotyczyło MOS, gdzie takiego nie ma, a wpływ światła na sam kanał "p" czy "n" jest znikomy.
Na jakiej podstawie wnioskujesz, że wpływ światła na prąd spolaryzowanego złącza metal - półprzewodnik jest znikomy?

MarekC

08-11-2005, 14:07

Na jakiej podstawie wnioskujesz, że wpływ światła na prąd spolaryzowanego złącza metal - półprzewodnik jest znikomy?

Może nieprecyzyjnie się wyraziłem, ale miałem na myśli znikomy wpływ światła na "czysty" półprzewodnik :-)

Jurek Plieth

08-11-2005, 14:21

Może nieprecyzyjnie się wyraziłem, ale miałem na myśli znikomy wpływ światła na "czysty" półprzewodnik :-)
No ale "czystego" półprzewodnika nie używa się do żadnych praktycznych zastosowań jak sądzę. Natomiast wracając do sedna, czyli do matryc CMOS, mamy jak najbardziej do czynienia ze złączami tego typu.

piast9

08-11-2005, 22:02

No ale "czystego" półprzewodnika nie używa się do żadnych praktycznych zastosowań jak sądzę. Natomiast wracając do sedna, czyli do matryc CMOS, mamy jak najbardziej do czynienia ze złączami tego typu.
W CMOSach nie ma prostujących złącz metal-półprzewodnik, na które światło cokolwiek by wpływało, o ile oczywiście nie będzie stopowane przez warstwy metaliczne bądź nie, położone nad samą strukturą półprzewodnikową.

MarekC

09-11-2005, 09:20

No ale "czystego" półprzewodnika nie używa się do żadnych praktycznych zastosowań jak sądzę. Natomiast wracając do sedna, czyli do matryc CMOS, mamy jak najbardziej do czynienia ze złączami tego typu.

Jurku,
Łapiesz mnie za słowa... czystego, czyli bez złącz prostujących, czy jakichkolwiek.

CMOS - jesli masz na myśli złącze ostrzowe w miejscu połaczenia metalowych wyprowadzeń (nóżek) z półprzewodnikiem, to stosowane jest tam zwykle złoto, które jako metal szlachetny (o silnych wiązaniach kowalentnych) w zasadzie nie wytwarza bariery energetycznej. Nie może być ono elementem fotoczułym.
W jednym z opracowań naukowych na stronie http://www.fillfactory.com jest schemat ideowy pojedynczego piksela. Fotoelementem jest tam fotodioda na którą skupiane jest swiatło przez mikrosoczewki. Poza tym 3 tranzystory MOS. jeden zerujący ładunek nagromadzony w złączu diody, drugi zwmacniający sygnał fotodiody, trzeci - klucz aktywowany podczas odczytywania sygnału z piksela.

Jurek Plieth

09-11-2005, 14:44

Łapiesz mnie za słowa... czystego, czyli bez złącz prostujących, czy jakichkolwiek.
http://www.fillfactory.com jest schemat ideowy pojedynczego piksela. Fotoelementem jest tam fotodioda na którą skupiane jest swiatło przez mikrosoczewki. Poza tym 3 tranzystory MOS. jeden zerujący ładunek nagromadzony w złączu diody, drugi zwmacniający sygnał fotodiody, trzeci - klucz aktywowany podczas odczytywania sygnału z piksela.
Nie łapię Cię za słowo; słowo honoru :)
Dokładnie tak jak w linku, który podałeś wyobrażam sobie budowę matrycy. W związku z tym bezsasadne wydaje mi się zastanawianie na którą część tranzystora MOS pada światło, a przecież od tego zaczęła się cała dyskusja, prawda? Podsumowując - elementem światłoczułym wydaje sie być złącze metal - półprzewodnik. Dlaczego akurat złącze MOS, a nie inne, np. p-n? Z prostego powodu - dla zachowania jednorodności technologii, bowiem, o czym sam piszesz, związane ze złączem 3 tranzystory są właśnie tranzystorami MOS! A nie ma droższej technologii niż mieszanie w jednej strukturze złączy p-n i MOS; widać to choćby na przykładzie wzmacniaczy BiFET'owych, które są znacznie droższe od zwykłych, bipolarnych. Nie wspominając już o znaczącej różnicy w rozmiarach tych złączy.

MarekC

09-11-2005, 18:57

Nie łapię Cię za słowo; słowo honoru :)
Dokładnie tak jak w linku, który podałeś wyobrażam sobie budowę matrycy. W związku z tym bezsasadne wydaje mi się zastanawianie na którą część tranzystora MOS pada światło, a przecież od tego zaczęła się cała dyskusja, prawda? Podsumowując - elementem światłoczułym wydaje sie być złącze metal - półprzewodnik. Dlaczego akurat złącze MOS, a nie inne, np. p-n? Z prostego powodu - dla zachowania jednorodności technologii, bowiem, o czym sam piszesz, związane ze złączem 3 tranzystory są właśnie tranzystorami MOS! A nie ma droższej technologii niż mieszanie w jednej strukturze złączy p-n i MOS; widać to choćby na przykładzie wzmacniaczy BiFET'owych, które są znacznie droższe od zwykłych, bipolarnych. Nie wspominając już o znaczącej różnicy w rozmiarach tych złączy.

Zaczęła się, bo inaczej wyobrażałem sobie budowę matrycy CMOS, niż jest w rzeczywistości :-)
Nie złacze m-s tylko p-n, a wykonać je bardzo prosto - jako wyspę typu "n" na podłożu typu "p". na to wskazywałby też schemat ideowy piksela. anoda połaczona z masą (zwykle typu "p") i katoda zbierająca elektrony (zwykle typu "n"). W technologii MOS nie widziałem nigdzie złącza m-s, wiec nie rozumiem o jakiej jednorodności piszesz w odniesieniu do tego typu złącza.
Poza tym złącze m-s ma zwykle bardzo wąską barierę energetyczną, a tym samym małą pojemność. O ile taka właściwość przydaje się w układach w.cz. czy szybkich cyfrowych układach kluczujących/przełaczających o tyle mała pojemność nie idze w parze z gromadzeniem ładunku w czasie. A to jest sens działania fotoelementu w matrycy. Bez tej właściwości nie byloby znaczenia przez jaki czas naświetlasz piksel ;-)