Аналоговые пзс

ЛЗ

Возможность управлять зарядом сигнала в широком диапазоне значений 10^-6 – 10^-1 с.

Бывают последовательн ЛЗ

Паралельные ЛЗ

Последов-парал ЛЗ

Фильтры

В основе использования лежит част разд., который определяется полосой пропускания.

Необходимая полоса пропускания т форма импульсной характеристики определяется путем деления электрона на 2 части.

Токи протекающие в у1 и 2 считываются раздельно поставл на входе ду. котор усиливает разделение сигнала.

Цифровые ПЗС.

стр-ры для арифм обр информ.

Операция сложения.

Запомин ус-ва на ПЗС на основе регистра сдвига.

5.Фото пзс

Фото ПЗС явл изделиями функц электроники предназанач для преобразов оптического изображения в электр сигнал, действие которого основано на формировании и переноса заряд пакетов под действием света на поверхности или внутри ПП-ой контин среды.

Основой генерации заряд пакетов явл внутр фотоэффект, возникающий при поглощении фотонов ПП-ой конт средой.

При приложении на Me электрод положительн напряжения, дырки уходят вглубь, а электроны скапливаются в потенциальной яме под электродами в виде заряд пакета.

В фото ПЗС есть 2 режима работы

- Режим восприятия или накопл светов потока

- Режим сканирования зарядов пакеты выводятся на выход чтобы считывать информации.

2 Типа фото пзс

-линейные

В лин фоточувств элемент располог в один ряд. За один период воспринимается изображение и преобразов в эл сигнал одной строки оптич изображения.

Сразу информация в потенц яма фотоПЗС накаплиавает зар пакеты, а затем(а) эти же фоточувств элементы использ для транспортировки к выходу.

На “Б” восприятие и сканирование разделено. Дополнит вводится регистр сдвига и ставится затвор.

Первый режим выполн фоточувств эдементами, а при подаче на затвор отпирающ напряжения весь массив информации парал переносится в соотв регистр сдвига, и выполняется второй режим. Затвор защ от света регистр сдвига.

Заряд пакеты напрвал к выходу, а в этот момент фоточувств элементы готовы к восприятию след информации

-)низкая скорость, невысокое качество.

Матричные.

Это фоточувств приборы с переносом заряда в котором фоточувств элементы предст собой матрицу по строкам и столбцам.

Свет падает на всю матрицу

За один период матричн фото пзс преобразует в эл сигнал один кадр оптического изображения.

Параллельный регистр выполняет режим восприятия

Буферн регистр сдвига покрыв непрозр метал панелью и зар пакеты II регистр перемещ в буферн регистр и в момент перемещения из буферного в последовательный регистр, основные II свободны для восприятия след кадра-изображения.

Фото ПЗС применяются:

-факсимильная передача инф.

-высокочувств безконтактн контроль качества.

-высокоскоростн сортировка писем.

6. Диоды Ганнна.

Размеры примерно 1мм. Данные типы полупроводников обладают сложной структурой зоны проводимости. Наличие 2 минимумов в зоне проводимости и как следствие различная подвижность электронов в этих минимумах. В верхнем – низкая, а в нижнем - высокая. При отсутствии внешнего электрического поля максимум электронов в нижнем минимуме. Обладают высокой подвижностью, полупроводники имеют высокую проводимость.

При приложении напряжения ток возрастает в соответствии с законом Ома. При достижении критического значения напряженности внешнего электрического поля электроны попадают с нижнего уровня на верхний. Проводимость падает, происходит нарушение закона Ома, ток уменьшается на ВАХ, появляется падающий участок, который соответствует отрицательному дифференциальному сопротивлению.

Сопротивление под действием сильного электрического поля в данный момент времени повышается не во всем полупроводнике, а лишь в какой-то части. Данная область и называется доменом – область высокого отрицательного дифференциального сопротивления.

В диоде Ганна домен образуется у анода и движется к катоду со скоростью Vg.

Толщина домена 10-20мкм.

t1 – момент подключения напряжения к диоду, домен отсутствует, ток максимален. Начинает формироваться домен и в процессе образования он двигается от катода к аноду. Процесс кратковременный, ток практически сразу падает до минимального значения.

Iмин сохраняется в течении времени от t1 до t2 – это время (T) – движения домена от катода к аноду. T=l/Vg.

Дойдя до анода домен разрушается и ток начинает возрастать до максимального значения. Процесс исчезновения домена у анода сопровождается появлением нового домена у катода. Процесс повторяется. Форма образца определяет форму импульсов.

7. Приборы на волнах пространственного заряда.

В полупроводниковых континуальных средах, обладающих отрицательной дифференциальной проводимостью, в сильных электрических полях (Е = 3,5*10^3В/см) образуется возмущение электронной плотности. Электронная плотность – изменение концентрации электронов. Скорость движения Vg=10^5м/c. Обладает следующими свойствами: величина и направление скорости волн. Пространственный заряд управляется путем изменения величины и направления электрического поля, приложенного к полупроводниковой континуальной среде.

Технология создания данных приборов совместима с технологиями схемотехнической техники.

8. Континуальные среды и динамические неоднородности магнитоэлектроники.

Функциональная магнитоэлектроника – направление функциональной электроники в которой изучается магнитоэлектронные эффекты и явления в магнитоупорядоченных континуальных средах, а также возможность создания приборов и устройств обработки и хранения информации с использованием динамических неоднородностей магнитоэлектронной природы.

Iн=kH; Iн – намагниченность, k – коэффициент магнитной восприимчивости, H – магнитная восприимчивость.

Магнитная восприимчивость – способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле.

По реакции на внешнее магнитное поле и по характеру внутренней мгнитной упорядоченности вещества делятся:

- диамагнетики;

- парамагнетики;

- ферромагнетики;

- антиферромагнетики;

- ферримагнетики;

К диамагнетикам относятся вещества у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля. (10^-6 – 10^-7). Внешние проявления: выталкивание диамагнетиков из неоднородного магнитного поля.

К парамагнетикам – вещества с положительной магнитной восприимчивостью, независящей от напряженности магнитного поля (10^-3 – 10^-6). Внешние проявления: втягивание парамагнетиков в внешнее магнитное поле.

Ферромагнетики – вещества с большой положительной магнитной восприимчивостью (10^4 –10^6 ) котор сильно зависят от напряженности магнитного поля и температуры. Им присуще внутренняя магнитная восприимчивость, которая выражается в существовании макроскопических областей с параллельном ориентированными магнитными моментами атомов. Важная особенность – способность намагничиваться до насыщения в относительно слабых полях.

Антиферромагнетики – вещества в которых ниже некоторой температуры спонтанно возникает антипараллельная ориентация ионов кристалличекой решетки или элементов магнитных моментов атомов. Характерна небольшая восприимчивость которая сильно зависит от температуры .

При нагревании антиферромагнетики испытывают переход в паррамагнетическое состояние.

Ферримагнетики – вещества у которых магнитные моменты атомов ориентируются антипараллельно. Обладают высокой магнитной восприимчивостью (10^4 –10^6 ), которая зависит от напряженности магнитного поля и температуры. (Шпинели, гранаты).

К слабомагнитным материалам относятся – диа-, анти-, парамагентики.

К сильным – остальные.

Динамические неоднородности.

1)Цилиндрические магнитные домены (ЦМД) – изолированные однородно намагниченные подвижные области ферро- и ферримагнетиков. ЦМД возникают в тонких пленках (d=0,1-1мкм), которые нанесены на подложку. Толщина пленки выбирается таким образом чтобы по толщине у них располагался только один слой доменов.

Вектор поля домена перпендикулярен плоскости пленки , в пределах одного домена все атомы намагничены в одном направлении. Направление намагниченных доменов противоположно напряженности магнитного поля. При Нмах ЦМД уменьшается в размерах и исчезает. Устойчивое равновесие ЦМД поддерживается под действием 3 сил:

1.Сжимающаяся со стороны внешнего магнитного поля.

2.Магнитостатическая сила растягивающая домен.

3.Сжимающая сила поверхностного натяжения.

ЦМД можно перемещать со скоростью V=1-10м/с.

Свойства ЦМД:

- домен в процессах сохраняет форму круглого цилиндра.

- свободно перемещается в двух измерениях.

- управляемо изменяет форму, растягиваясь в полосовой домен.

- управляемо зарождается и исчезает.

- делится на 2 части, восстанавливая первоначальную форму и размер.

- визуально и электрически регистрируется.

- при взаимодействии друг с другом неограниченно долго сохраняет свои конечные размеры и количество в систем до, во время, и после взаимодействия.

2) Магнитостатические волны (МСВ) – электромагнитные волны, сопровождаются колебанием спинов в магнитоупругих средах.

Внешнее магнитное поле не =0.

Спины выстраиваются вдоль направления поля. При приложении управляющего магнитного поля:

При пропускании тока по проводнику , образуется управляющее магнитное поле. Происходит отклонение положения спина от положения равновесия.

9. генерация и детектирование ЦМД.

1 способ: при помощи токовой петли.

2 способ: деление зародыша домена.

Деление исходного домена происходит при подаче импульса тока в петлю. ЦМД растягивается в полосовой домен.

В момент выхода края домена из петли проводника с током, по петле пропускается импульс тока обратной полярности, который разрывает полосовой домен на 2 части. Образуется новый ЦМД, обладающий размером исходного домена.

Детектирование ЦМД осуществляется с использованием различных эффектов: индукции, магнито-резистивного эффекта, магнито-оптического эффекта.

Индукция – возникновение ЭДС в проводящем контуре, находящимся в переменном магнитном поле или движущемся в постоянном магнитном поле.

Магнито-резистивный эффект – изменение электрического сопротивления под действием внешнего магнитного поля.

Магнито-оптический эффект – изменение оптических свойств под действием внешнего магнитного поля.

Примет детектора

При пропускании через петлю постоянного тока сопротивление петли имеет определённое значение. При прохождении ЦМД под петлёй изменяется магнитное поле петли и соответствующее сопротивление петли с током. Изменение сопротивления петли соответствует 1. Отсутствие изменения – 0.

10.Устройства управления ЦМД.

Управление ЦМД осуществляется различными физическими эффектами и явлениями связанными с наложением физических полей.

1 способ:

При помощи токовых аппликаций в виде металлических петлей.

Направление тока в петлях таково, что создается поле противоположное внешнему полю и под токовыми петлями образуются “ямы” куда перемещаются ЦМД.

При последовательной подаче Ф1, Ф2, Ф3.

Трёхтактная система выбирается в связи с тем чтобы избежать взаимодействия следующих друг за другом доменов, а также их возвратного движения.

2 способ:

С использованием магнитных апликаций из пермолоя (80% Ni, 20%Fe).

Принцип действия схем продвижения доменов на пермолоевых аппликациях основан на взаимодействии домена с магнитными вращающимися полями в магнитных аппликациях.

После подмагничивания напряжения вверх перпендикулярно плоскости пленки. Если также прикладывается управляющее поле, ориентированное в плоскости пленки, на правом конце аппликации будут индуцироваться положительные магнитные заряды которые будут притягивать к себе отрицательные магнитные заряды, образованные на верхнем торце ЦМД полем подмагничивания. Скорость передвижения ЦМД 10-100м/c. Ширина пермолоевых полосок составляет половину диаметра ЦМД, зазор между пермолоевыми аппликациями 2/3 ширины полосок. Форма может быть разнообразной.