Кмоп матрицы

Чувствительность МОП технологии к свету, была известна давно, однако существенный прогресс возник после 2000 года, с развитием наноразмерной МОП технологии, когда появилась возможность на МОП матрицах, кроме светочувствительного фотодиода разместить усилительно-управляющей схемы.

Ячейка КМОП матрицы:

1 – светочувствительный фотодиод

2 – накопительный конденсатор

3- транзистор сброса

4 – усилительный транзистор

5 – ключевой транзистор

6 – клемма управления

7 – шина управления

8 – шина данных

При подаче импульса в точку 6, транзистор 3 открывается, заряжая конденсатор 2, затем 3 закрывается, а падающее на фотодиод 1 излучение, увеличивает его обратный ток, в результате чего конденсатор 2 начинает разряжаться, причем тем быстрее, чем больше фототок диода, следовательно выше освещенность в данной точке матрицы. После этого на шину 7 подается сигнал управления, открывается ключ 5 и сигнал с конденсатора усиленный транзистором 4 отправляется в шину данных 8, где обрабатывается (параллельные и последовательные регистры. Преимуществом такой структуры является её однотехнологичность, так как по аналогичной МОП технологии работают и все остальные устройства обработки сигнала, что позволяет в едином технологическом процессе изготавливать как саму светочувствительную матрицу, так и все элементы управления и обработки её сигнала, что особенно важно для миниатюрных устройств.

В настоящий момент совершенствование КМОП матриц привело к их одинаковому качеству с ПЗС матрицами при существенно меньших цене, размерах и энергопотреблении (практически нулевое потребление в статическом режиме).

К недостаткам матрицы относится: вариабельность свойств фотодиода, что приводит к различной чувствительности отдельных пикселей матрицы и структурному шуму (борются, улучшением качества технологического процесса), кроме того увеличивают поверхность чувствительного фотодиода, приближая к 100% площади пикселя, переносом элементов схемы, в глубь кристалла. Для получения цветной матрицы используются соответствующие светофильтры для каждого пикселя.

Электронно-лучевые кинескопы

Исторически электронно-лучевые мониторы начались с черно-белых экранов. Причем в зависимости от назначения трубок они имели существенное отличие. Важнейшим элементом создания изображения является развертка, принцип которой существенно отличался в зависимости от назначения трубки. Осциллографические трубки имели электростатическую развертку, это связанно с небольшими размерами экранов, отсутствием ограничения на длину трубки, а так же повышенным требованием к точности смещения электронного луча, углы отклонения которого в таких трубках не превышали 30^о. Трубки мониторов и телевизоров имели электромагнитное отклонение луча, так как при существующих размерах экранов, при электростатическом отклонении получалась неприемлемо большая глубина трубки. При электромагнитном отклонении угол отклонения луча достигает от 90 до 110^о.

1 – корпус. В современных моделях цельностеклянный, ранее иногда выполнялся комбинированным стеклянно-металическим.

2 – электронный луч. α – угол отклонения луча.

3- отклоняющая система, представляющая из себя пространственную катушку формирующую необходимое магнитное поле

4 – электронная пушка, предназначенная для формирования электронного луча, состоит из:

5 – катод косвенного накала, покрытый специальным веществом с минимальной работой выхода электронов

6 – модулирующий электрод, предназначенный для изменения прошедших через него электронов и следовательно изменение тока луча (максимальный ток луча несколько мили ампер)

7 – фокусирующий электрод, предназначен для сжатия электронного луча, с целью получения минимального размера его на экране

8 – ускоряющий электрод, предназначенный для первоначальной разгонки электронов

9 – люминофор, вещество светящееся при попадании на него электронного луча

В монохромных трубках свет свечения люминофора определяется назначением трубки, в телевизионных трубках он имеет светло-серый цвет свечения, в специальных трубках обычно желтый или зеленый для снижения утомляемости глаз оператора.

В цветных передающих трубках как правило используется три электронных прожектора, а сам экран составляется из отдельных точек цветного люминофора, красный, зеленый, синий.

Современный цветные мониторы различаются системой позиционирования луча в каждой конкретной точке экрана точно на свой цвет. Это обязательное условие, так как при попадании луча на чужой люминофор начинается его паразитная засветка и как следствие ухудшение цветопередачи и уменьшения контрастности, для четкого позиционирования лучей перед экраном помещается специальная металлическая пластина с отверстиями, расположенными в точности над центрами пиксельных триад. В случае дельта образного расположения пикселей, теневая пластина называется теневой маской или теневой решеткой.

Щелевая решетка при планарном расположении пикселей.

Апертурные решетки состоящая из отдельных провлочек. Важнейшим преимуществом апертурных решеток является степень прозрачности для электронного луча. 85% апертурных решеток и 20% у теневых решеток.

Щелевые решетки около 40% прозрачность.

Поэтому мониторы с теневой и щелевой масками обеспечивают более высокую четкость линий.

Опасности присущие электронно-лучевым мониторам:

1. Опасность взрыва, объясняется наличием глубокого вакуума внутри кинескопа (на 19” монитор воздействует усилие атмосферного давления более одной тонны). Для повышения безопасности мониторы помещаются в специальные бандажи выполненные из металлической ленты.

2. Электромагнитные излучения, основным их источником являются системы развертки, причем как сами катушки расположенные на трубке, так и собственно блоки развертки мониторов. Электромагнитные излучения особенно актуальны для мониторов, так как оператор находится в непосредственной близости от него.

3. Ионизирующее излучение. В электронно-лучевой трубке их два вида:

   1. собственно поток электронов (низко энергетическая 25 кЭВ) β –излучение, оно находится внутри и наружу не выходит

   2. тормозное рентгеновское излучение возникающее при остановке, торможении электронов на люминофоре экрана. Защитой от него является достаточно толстая стекло с содержанием свинца

4. Мерцание экрана. Является следствием вывода изображения, которое может быть построчным, через строчным и так далее. Все это приводит к утомлению зрения, уменьшается повышением частоты обновления экрана, желательно не менее 85 герц.