دستگاه جفت‌کننده بار

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

یک دستگاه جفت‌کنندهٔ بار با کاربرد ویژه برای استفاده در تصویرسازی فرابنفش که در بسته‌بندی با لبه‌های سیم‌بندی‌شده قرار داده شده‌است.

دستگاه جفت‌کنندهٔ بار^[۱] (CCD) یک حسگر تصویربرداری است که از یک مدار یکپارچه تشکیل شده که شامل آرایه‌ای از اتصالات یا خازن‌های حساس متصل می‌شود. این دستگاه را دستگاه رنگ‌بردار (Color-Capture Device) هم می‌نامند.

نام انگلیسی دستگاه جفت‌کنندهٔ بار یعنی CCD کوتاه‌شدهٔ charge-coupled device است.

از این دستگاه در ساخت دوربین‌های تصویربرداری و دوربین‌های عکاسی دیجیتال استفاده می‌شود.

[ویرایش] تاریخچه

ساختار اولیه CCD در سال 1969 توسط بویل (Boyle) و اسمیت (Smith) از آزمایشگاههای بل پیشنهاد شد. این ساختار متشکل از یک سری الکترود فلزی به صورت آرایه‌ای از خازنهای MOS بود، که هر کدام به یکی از سه الکترود موجود در یک سطر متصل شده‌اند.

[ویرایش] اساس کار

اساس کار CCD ذخیره و پس‌گیری بار به شکل دینامیکی در رشته‌ای از خازنهای MOS (در این قطعه از سیلسیوم به عنوان نیم رسانا ، اکسید سیلسیوم به عنوان عایق و آلومینیوم برای الکترود گیت استفاده می‌شود. به این علت به MOS معروف هستند.) است. یک خازن MOS روی بستری از نوع P قرار می‌گیرد، و به آن یک پالس مثبت و بزرگ وارد می‌شود. یک پتانسیل در زیر الکترود گیت بوجود می‌آید. در حقیقت پتانسیل سطحی یک چاه پتانسیل را تشکیل می‌دهد که می‌تواند برای ذخیره بار بکار می‌رود. اگر پالس مثبت در مدت زمانی به اندازه کافی طو لانی وارد شده باشد، الکترونها در سطح انباشته شده و شرایط وارونگی حالت پایدار برقرار می‌شود. منبع این بارها از الکترونهای تولید شده با گرما در محل یا نزدیک سطح است.

در حقیقت شرایط وارونگی نشان دهنده ظرفیت چاه برای ذخیره بار است. زمان لازم برای پر کردن چاه بصورت گرمایی ، زمان آرامش گرمایی نامیده می‌شود. برای مواد خوب زمان آرامش گرمایی می‌تواند بسیار طولانی‌تر از زمان ذخیره بار موجود در عملکرد CCD باشد. آنچه در این روند مورد نیاز است، روش ساده برای عبور سریع و بدون اتلاف بار از یک چاه پتانسیل به چاه مجاور می‌باشد. در این صورت می‌توان بسته‌های بار را به شکل دینامیکی منتقل و جمع آوری کرد، تا عملیات مختلف الکترونیکی را انجام دهند.