camaras ccd compatible
Son dispositivos que tienen implementada la tecnología CCD (charge coupled devices) que fue inventada en
1970 por Willard Boyle y George Smith en Bell Laboratories, EE.UU. Estos dispositivos consisten en una
matriz de miles (o millones) de las células sensibles a la luz o píxeles que son capaces de generar una carga
eléctrica proporcional a la cantidad de luz que reciben; aplicaciones como esta del efecto fotoeléctrico en el
interior de materiales semiconductores, se pueden comprender con un esquema básico de generación de
portadores de carga (electrones y huecos) en el material debido a la absorción de fotones.
Así que la absorción de un fotón por un material fotoconductor resulta en el paso de un electrón que estaba en
la banda de valencia a la banda de conducción, al mismo tiempo que se genera un hueco en la banda de
valencia como se muestra en la figura 1. Cuando se aplique un campo eléctrico al material los portadores de
carga fotogenerados serán transportados aumentando la corriente eléctrica en el circuito, convirtiendo la señal óptica en una variable eléctrica.
Figura 1
. Fotogeneración de portadores de carga electrónhueco en un semiconductor
En el proceso de generación de portadores los fotones incidentes dan lugar a un par electrónhueco ya que
muchos son reflejados, hay recombinaciones en la superficie del semiconductor y parte de ellos no serán
absorbidos, además la longitud de onda de los fotones esta estrictamente relacionada con la energía de gap del
semiconductor que se use, ya que el fotón debe proporcionar por lo menos la energía necesaria para que el
electrón se desprenda de la banda de valencia y pase la banda prohibida.
hv
=
E
+
W
g
La estructura básica de un CCD se puede ver como una superposición de un semiconductor con un tipo de
dopaje p o n superpuesto un dieléctrico que separa a un electrodo del semiconductor como se muestra en la
figura 2, similar a la estructura de un capacitor; el dieléctrico y electrodo deben permitir la llegada de luz al
semiconductor. Así que si se aplica una tensión positiva al electrodo con respecto al semiconductor tipo p por
ejemplo, esa tensión de polarización atrae electrones (portadores minoritarios) fotogenerados hacia el límite
con el aislante y expulsa los huecos, además los átomos de impureza de carga negativa no son neutralizados y
están presentes en mayor numero que los minoritarios. De esta manera en el semiconductor una región vacía
de mayoritarios o zona de carga espacial del mismo modo que una unión
pn en polarización inversa. En esa
zona vacía hay un campo eléctrico perpendicular a la superficie y dirigido hacia el volumen del
semiconductor, siendo así la única región que soporta un campo. Ahora un fotón al generar un par
electrónhueco, si el electrón en este caso puede alcanzar la zona de carga espacial o bien sea generado en esta
será arrastrado hasta la superficie donde queda retenido por el dieléctrico que no le permite pasar al electrodo
positivo, listos para ser transportados a circuito de lectura.
p
Figura 2.
a) sección del dispositivo, b) perfil de distribución de carga, c) perfil de bandas
de energía en el semiconductor.
En la Figura 3 se indica que un sensor CCD típico es un sándwich de capas de semiconductores que se
superponen con una red de compuertas (o electrodos) que controlan la transferencia de cargasseñalas de los
píxeles a los circuitos de lecturasalida.
Figura 3.
Anatomía de un sensor CCD
Para transformas las cargas fotogeneradas en un CCD en una señal eléctrica se deben transportar hasta un
dispositivos que ...
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