电荷耦合器件概述流程及工作原理的简单说明

信息来源: 时间:2021-3-31

电荷耦合器件概述流程及工作原理的简单说明

今有图1.21所示的两个紧邻的MOS二极管。假设在电极1的下面积累了用某种方法注入的空穴,形成反型层。又假设在电极2上加一电压,选择其极性使电极2下面形成耗尽层,或形成积累层。并假设于某一时刻加一个可形成反型层的某极性的大电压。两个MOS二极管十分接近,使MOS二极管2的耗尽层到达MOS二极管1的反型层,此时MOS二极管1中的少数载流子就转移到MOS二极管2中去。从而如制造互相接近的MOS二极管阵列,从一侧起依次加上电压,少数载流子就能够依次转移,可简单地构成移位寄存器、延迟线、扫描电路之类的电路。基于上述原理制作的器件称为电荷耦合器件。

电荷耦合器件

各MOS二极管若分别独立地加电压,会增加引线数目,是不经济的,但是当少数载流子的转移方向为一维时,如不在器件本身上采取特殊措施,而采用三相电压,引出三根引线,就能确保载流子转移的单向性。如图1.22(a)所示,假定只在电极1下面存在空穴,在电极1、2、3分别加电压V1、V2、V3。在电压为V2的电极下稳态时形成积累层或耗尽层,如具备这样的电压条件,此种状态下电极1下面的空穴就不向别处运动。对此种结构如加上图1.22(d)所示的随时间变化的电压,即电极1的电压为V2,电极2的电压为V1,则电极1下面的空穴就向电极2下面转移。同理,如电极2的电压为Vz,电极3的电压为V1,空穴就转移到电极3下。若此时用的是两相电压,在电极1和电极3加相同的电压,空穴就在电极1和电极3上进行分配,所以必须加三相电压使电极1的电压保持在V2、电极3的电压变成V1。同理,如要使空穴从电极3转移到电极4,各电极的电压分配就要恢复到电极1下面有空穴的初始状态,至此正好完成了一位的电荷转移。这就是三相电荷耦合器件的原理。在少数载流子的转移方向上,如能够用一个电压由外部加电场,或在内建一个电场,就可减少电荷耦合器件的相数。图1.23是两相电荷耦合器件的例子。

电荷耦合器件

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