Электростатика

4.1.5. Детекторы динамических неоднородностей 
Детекторы динамических неоднородностей в полупровод-
никовых приборах функциональной электроники предназначе-
ны для считывания информации. При этом информационный 
сигнал может быть либо аналоговым, либо цифровым, В основе 
работы детекторов лежат различные процессы взаимодействия 

---

130 
динамических неоднородностей с веществом или полями. Это 
могут быть различные электрические явления наведения тока 
или образования заряда, появление потенциала или наведение 
электрического или магнитного импульсного поля, возбужде-
ние атомов или молекул. Электрически нейтральные динамиче-
ские неоднородности могут быть зарегистрированы по вторич-
ным заряженным частицам или продуктам взаимодействия, 
возникающим в результате взаимодействия с веществом. 
Все детекторы динамических неоднородностей, как пра-
вило, являются элементами двоичной логики и выделяют логи-
ческие нуль и единицу. Детекторы многозначной логики ис-
пользуются в более сложных комбинациях физических процес-
сов и явлений. Рассмотрим некоторые примеры детекторов ди-
намических неоднородностей полупроводниковой природы. 
Простейшим является 
плавающий обратносмещенный р-п-
переход
(рис. 4.10). 
С этой целью на выходе ПЗС-структуры создается 
пла-
вающая диффузионная область
(ПДО). Зарядку диффузион-
ной области до плавающего потенциала производят путем по-
дачи обратного смещения
Е
на последнюю диффузионную об-
ласть. 
Соединение осуществляется за счет создания индуциро-
ванного канала в транзисторе сброса 
Т
. С этой целью на его за-
твор
З
т
,
подается импульс смещения, в течение которого пла-
вающая диффузионная область заряжается от источника 
Е 
(рис. 
4.10, 
б
).
Транзистор сброса запирается и ПДО остается заряженной 
и изолированной (рис. 4.10, 
в
).
Приход зарядового пакета из-под затвора
З
вызовет изме-
нение потенциала ПДО на величину
U,
способную открыть 
выходной транзистор
 Т
вых
(рис. 4.10, 
г
). Это приведет к возник-
новению в выходной цепи токового импульса. После процесса 
считывания ПДО очищается от уже продетектированного заря-

---

131 
дового пакета путем подачи импульса на затвор и стока всего 
заряда. 
Существуют и более сложные детекторы зарядовых паке-
тов, определяющих в системах многозначного информационно-
го сигнала величину и знак заряда. 
Детектирование динамических неоднородностей в виде 
волн пространственного заряда осуществляется с помощью ме-
таллического электрода, нанесенного на поверхность пленоч-
ных структур. Электрод располагается вблизи стока, на кото-
рый подается напряжение смещения, вызывающее дрейф элек-
тронов от истока к стоку (от катода к аноду). Детектирующий 
электрод образует с полупроводниковой пленкой контакт типа-
барьера Шоттки. Такой емкостной зонд изолирован от пленки 
по постоянному току обедненной областью и способен детекти-
ровать, в том числе, высокочастотные сигналы. 
Рис. 4.10. Конструкция детектора зарядовых пакетов
на основе ПДО (
а
), процесс перезарядки ПДО до плавающего 
потенциала (
б
), ждущий режим ПДО (
в
), детектирование
зарядового пакета и возникновение импульса тока (
г
) 

---

132