ПРИБО́Р С ЗАРЯ́ДОВОЙ СВЯ́ЗЬЮ

ПРИБО́Р С ЗАРЯ́ДОВОЙ СВЯ́ЗЬЮ (ПЗС, при­бор с пе­ре­но­сом за­ря­да), по­лу­про­вод­ни­ко­вый при­бор, дей­ст­вие ко­то­ро­го ос­но­ва­но на на­ко­п­ле­нии и хра­не­нии ло­ка­ли­зо­ван­но­го за­ря­да (за­ря­до­во­го па­ке­та) в по­тен­ци­аль­ных ямах, об­ра­зуе­мых в ПП кри­стал­ле под дей­ст­ви­ем внеш­не­го элек­трич. по­ля, и на­прав­лен­ной пе­реда­че за­ря­до­вых па­ке­тов из од­ной по­тен­ци­аль­ной ямы в дру­гую при из­ме­не­нии на­пря­же­ния на внеш­них элек­тро­дах (т. н. прин­цип за­ря­до­вой свя­зи). Вы­пол­ня­ет­ся в ви­де ин­те­граль­ной схе­мы (ИС) или вхо­дит в со­став ИС на­ря­ду с др. ин­те­граль­ны­ми ПП при­бо­ра­ми. ПЗС при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­ве при­ём­ни­ков оптич. из­лу­че­ния для пре­об­ра­зо­ва­ния оп­тич. изо­бра­же­ний в по­сле­до­ва­тель­ность элек­трич. им­пуль­сов (фор­ми­ро­ва­ние ви­део­сиг­на­ла), а так­же для хра­не­ния и об­ра­бот­ки циф­ро­вой и ана­ло­го­вой ин­фор­ма­ции. Изо­бре­тён амер. фи­зи­ка­ми У. Бой­лом и Дж. Сми­том в 1969 (Но­бе­лев­ская пр., 2009).

Осн. эле­мен­том ПЗС, в ко­то­ром при воз­дей­ст­вии внеш­не­го (т. н. ин­фор­ма­ци­он­но­го) сиг­на­ла про­ис­хо­дит на­ко­п­ле­ние но­си­те­лей за­ря­да, обыч­но слу­жит МОП-струк­ту­ра (раз­но­вид­ность МДП-струк­ту­ры), при­чём эле­мен­ты в ПЗС рас­по­ло­же­ны столь близ­ко друг от дру­га, что по­тен­ци­аль­ные ямы, об­ра­зуе­мые под со­сед­ни­ми элек­тро­да­ми, пе­ре­кры­ва­ют­ся и ме­ж­ду ни­ми воз­мож­на за­ря­до­вая связь. Пе­ре­ме­ще­ни­ем на­ко­п­лен­но­го (ин­фор­ма­ци­он­но­го) за­ря­да вдоль ПП управ­ля­ют по­да­чей на элек­тро­ды МОП-струк­тур оп­ре­де­лён­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти им­пуль­сов на­пря­же­ния (т. н. так­то­вых им­пуль­сов). Ин­фор­мац. за­ряд вво­дит­ся в ПЗС по­сред­ст­вом об­лу­че­ния по­верх­но­сти ПП све­то­вым по­то­ком (фо­то­элек­трич. спо­соб) ли­бо управ­ляе­мой ин­жек­ции но­си­те­лей за­ря­да (элек­трич. спо­соб).

Из всех уст­ройств на ПЗС наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли мат­рич­ные фо­то­чув­ст­вит. ИС (т. н. ПЗС-мат­ри­цы) в ка­че­ст­ве пре­об­ра­зо­ва­те­лей оп­тич. изо­бра­же­ния в ви­део­сиг­нал; яв­ля­ют­ся твер­до­тель­ным ана­ло­гом пе­ре­даю­щих элек­трон­но-лу­че­вых при­бо­ров в те­ле­виз. пе­ре­даю­щих ка­ме­рах, ви­део­ка­ме­рах, циф­ро­вых фо­то­ап­па­ра­тах и др. ПЗС-мат­ри­цы со­дер­жат 10⁴–10⁶ эле­мен­тов раз­ло­же­ния; спек­траль­ный диа­па­зон чув­ст­ви­тель­но­сти со­став­ля­ет 50–14000 нм. От ва­ку­ум­ных пре­об­ра­зо­ва­те­лей изо­б­ра­же­ний (напр., ви­ди­ко­нов) они от­ли­ча­ют­ся жё­ст­ким гео­мет­рич. рас­тром, по­зво­ляю­щим фик­си­ро­вать ко­ор­ди­на­ты эле­мен­тов раз­ло­же­ния и ис­клю­чить ис­ка­же­ния рас­тра, не­чув­ст­ви­тель­но­стью к маг­нит­ным и элек­трич. по­лям, а так­же кон­ст­рук­тив­ной и тех­но­ло­гич. про­сто­той, ма­лы­ми раз­ме­ра­ми и мас­сой, мень­шей по­треб­ляе­мой мощ­но­стью, на­дёж­но­стью и дол­го­веч­но­стью. Эти пре­иму­ще­ст­ва ПЗС обу­слов­ле­ны пре­ж­де все­го от­сут­ст­ви­ем вы­со­ко­вольт­ной элек­трон­но-лу­че­вой труб­ки, т. к. пе­ре­да­ча за­ря­до­вых па­ке­тов осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью са­мих ПЗС-эле­мен­тов (т. н. са­мо­ска­ни­ро­ва­ние). ПЗС ис­поль­зу­ют так­же в ка­че­ст­ве уст­ройств опе­ра­тив­ной па­мяти, сдви­го­вых ре­ги­ст­ров, ло­гич. уст­ройств, ли­ний за­держ­ки ана­ло­го­вых сиг­на­лов и др.