ان کے کام کرنے والے اصولوں کے ساتھ چارج جوڑے والے آلات کی قسمیں

سائنسدانوں وائلڈ بوئل اور جارج ای اسمتھ نے اے ٹی اینڈ ٹی بیل لیبز سے ، جبکہ سیمیکمڈکٹر پر کام کرنا -بلبل-میموری نے ایک آلہ ڈیزائن کیا ، اور اسے 'چارج بلبلہ ڈیوائس' کے نام سے تعبیر کیا ، جسے شفٹ رجسٹر کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔

چارج جوڑا آلہ

ڈیوائس کی بنیادی نوعیت کے مطابق ، اس میں چارج ٹرانسفر کرنے کی صلاحیت ہے ایک اسٹوریج سندارتر اگلے حصے میں ، سیمیکمڈکٹر کی سطح کے ساتھ ، اور یہ اصول بالٹی-بریگیڈ ڈیوائس (بی بی ڈی) کی طرح ہے ، جو 1960 کی دہائی میں فلپس ریسرچ لیبز میں ایجاد ہوا تھا۔ آخر کار ، اس طرح کے تمام تجرباتی تحقیقی سرگرمیوں سے ، انچارج ایپل اینڈ ٹی بیل لیبز میں 1969 میں چارج کپلڈڈ ڈیوائس (سی سی ڈی) ایجاد ہوئی۔

چارج کپلڈڈ ڈیوائس (سی سی ڈی)

چارج کپلڈڈ ڈیوائسز کو درخواست کے مطابق مختلف طریقوں سے بیان کیا جاسکتا ہے جس کے لئے وہ استعمال کیا جاتا ہے یا اس آلے کے ڈیزائن کی بنیاد پر۔

یہ چارج ہیرا پھیری کے ل electrical اس کے اندر برقی چارج کی نقل و حرکت کے لئے استعمال ہونے والا آلہ ہے ، جو ایک وقت میں ایک وقت میں آلے کے مراحل کے ذریعے سگنل کو تبدیل کرکے کیا جاتا ہے۔

اس کا استعمال سی سی ڈی سینسر کے طور پر کیا جاسکتا ہے ، جو اس میں استعمال ہوتا ہے ڈیجیٹل اور ویڈیو کیمرے فوٹو الیکٹرک اثر کے ذریعے تصاویر لینے اور ویڈیو ریکارڈ کرنے کیلئے۔ یہ استعمال شدہ روشنی کو ڈیجیٹل ڈیٹا میں تبدیل کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے ، جو کیمرہ کے ذریعہ ریکارڈ کیا جاتا ہے۔

اس کی وضاحت کی جاسکتی ہے روشنی حساس مربوط سرکٹ سلیکون سطح پر نقوش پکسلز نامی ہلکے حساس عناصر کی تشکیل کے ل. ، اور ہر پکسل کو بجلی کے چارج میں تبدیل کردیا جاتا ہے۔

اسے ایک مجرد وقت کا آلہ کہا جاتا ہے جس کے لئے استعمال کیا جاتا ہے مسلسل یا ینالاگ سگنل مجرد اوقات میں نمونے لینے۔

سی سی ڈی کی اقسام

یہاں مختلف سی سی ڈی ہیں جیسے الیکٹران ضرب سی سی ڈی ، تیز سی سی ڈی ، فریم ٹرانسفر سی سی ڈی اور دفن شدہ چینل سی سی ڈی۔ ایک سی سی ڈی کو آسانی سے چارج ٹرانسفر ڈیوائس کے طور پر بیان کیا جاسکتا ہے۔ سی سی ڈی ، سمتھ اور بوئل کے موجدوں نے ایک سی سی ڈی بھی دریافت کیا جس میں عام سطحی چینل سی سی ڈی اور دیگر سی سی ڈی کی نسبت بہت افزودہ کارکردگی موجود تھی جس کو بروری چینل سی سی ڈی کہا جاتا ہے اور بڑے پیمانے پر عملی استعمال کے لئے استعمال ہوتا ہے۔

چارج کپلڈڈ ڈیوائس کا ورکنگ اصول

سیلیکن ایپیٹاسیئل پرت کو فوٹو ایکٹو ریجن اور شفٹ رجسٹر ٹرانسمیشن ریجن کی حیثیت سے کام کرتے ہوئے سی سی ڈی کا استعمال کرتے ہوئے تصاویر کی گرفت کے ل are استعمال کیا جاتا ہے۔

لینس کے ذریعے تصویری تصویر کا ایک فعال علاقے پر پیش کیا جاتا ہے جس میں کپیسیٹر صف شامل ہے۔ اس طرح ، متناسب بجلی کا چارج روشنی کی شدت اس جگہ پر رنگین سپیکٹرم میں امیج پکسل کا رنگ ہر ایک سندارتر میں جمع ہوتا ہے۔

اگر اس کیپسیٹر سرنی سے شبیہہ کا پتہ چل جاتا ہے ، تو پھر ہر ایک سندارتر میں جمع ہونے والا برقی چارج بحیثیت کارکردگی کا مظاہرہ کرکے اس کے پڑوسی کیپسیٹر کو منتقل کردیا جاتا ہے شفٹ رجسٹر کنٹرول سرکٹ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

چارج کپلڈڈ ڈیوائس کا کام کرنا

مذکورہ بالا اعداد و شمار میں ، الف ، بی اور سی سے ، چارج پیکٹوں کی منتقلی گیٹ ٹرمینلز پر لگائے جانے والے وولٹیج کے مطابق دکھائی گئی ہے۔ آخر میں ، آخری کاپاکیٹر کے سرنی میں برقی چارج کو چارج یمپلیفائر میں منتقل کیا جاتا ہے جس میں برقی چارج کو وولٹیج میں تبدیل کردیا جاتا ہے۔ اس طرح ، ان کاموں کے مستقل آپریشن سے ، سیمیکمڈکٹر میں کپیسیٹر سرنی کے پورے معاوضے وولٹیج کے تسلسل میں تبدیل ہوجاتے ہیں۔

ڈیجیٹل آلات جیسے ڈیجیٹل کیمرے کی صورت میں وولٹیجز کا یہ سلسلہ نمونہ دار ، ڈیجیٹائزڈ اور پھر میموری میں اسٹور کیا جاتا ہے۔ ینالاگ ویڈیو کیمرا جیسے ینالاگ ڈیوائسز کی صورت میں ، وولٹیجز کا یہ تسلسل مسلسل ینالاگ سگنل تیار کرنے کے لئے کم پاس فلٹر کو کھلایا جاتا ہے ، اور پھر اس سگنل کو ٹرانسمیشن ، ریکارڈنگ اور دیگر مقاصد کے ل. عمل میں لایا جاتا ہے۔ گہرائی میں کام کرنے والے چارج کے ساتھ مل کر آلہ کے اصول اور چارج کپلڈڈ ڈیوائس کو سمجھنے کے ل pr ، بنیادی طور پر درج ذیل پیرامیٹرز کو سمجھنے کی ضرورت ہے۔

چارج کی منتقلی کا عمل

چارج پیکٹ کو بالٹی بریگیڈ اسٹائل میں بہت ساری اسکیموں کا استعمال کرکے سیل سے دوسرے سیل میں منتقل کیا جاسکتا ہے۔ مختلف تکنیکیں ہیں جیسے دو مرحلے ، تین مرحلے ، چار مرحلے ، اور اسی طرح کی. ہر سیل ن-تاروں پر مشتمل ہوتا ہے جس سے ن-فیز اسکیم گزرتی ہے۔ منتقلی گھڑی سے منسلک ہر تار کا استعمال کرتے ہوئے ممکنہ کنووں کی اونچائی کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔ ممکنہ اچھی کی اونچائی کو مختلف کرکے چارج پیکٹ کو سی سی ڈی کی لکیر کے ساتھ دھکا اور کھینچا جاسکتا ہے۔

چارج کی منتقلی کا عمل

تین فیز چارج ٹرانسفر پر غور کریں ، مذکورہ اعداد و شمار میں ، تین گھڑیاں (C1 ، C2 اور C3) جو شکل میں ایک جیسی ہیں لیکن مختلف مراحل میں دکھائی گئی ہیں۔ اگر گیٹ بی اونچا جاتا ہے اور گیٹ اے کم جاتا ہے تو ، پھر چارج جگہ A سے خلائی B میں منتقل ہوجائے گا۔

سی سی ڈی کا فن تعمیر

پکسلز متوازی عمودی رجسٹروں یا عمودی سی سی ڈی (V-CCD) اور متوازی افقی رجسٹروں یا افقی CCD (H-CCD) کے ذریعے منتقل ہوسکتے ہیں۔ چارج یا شبیہہ مختلف سکیننگ فن تعمیرات جیسے مکمل فریم ریڈ آؤٹ ، فریم ٹرانسفر اور انٹر لائن ٹرانسفر کا استعمال کرتے ہوئے منتقل کیا جاسکتا ہے۔ مندرجہ ذیل منتقلی اسکیموں کے ذریعہ چارج کے ساتھ مل کر آلہ کا اصول آسانی سے سمجھا جاسکتا ہے:

1. مکمل فریم ریڈ آؤٹ

مکمل فریم ریڈ آؤٹ

اسکیننگ کا یہ سب سے آسان فن تعمیر ہے جس کی روشنی کے ان پٹ کو منقطع کرنے اور متوازی عمودی رجسٹروں یا عمودی سی سی ڈی اور متوازی افقی رجسٹروں یا افقی سی سی ڈی کے ذریعہ چارجز کی منظوری کے دوران بدبودار ہونے سے بچنے کے لئے بہت ساری ایپلی کیشنز میں شٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیریل میں پیداوار

2. فریم کی منتقلی

فریم کی منتقلی

بالٹی بریگیڈ کے عمل کو استعمال کرکے شبیہہ کو شبیہیں سرنی سے مبہم فریم اسٹوریج سرنی میں منتقل کیا جاسکتا ہے۔ چونکہ یہ کوئی سیریل رجسٹر استعمال نہیں کرتا ہے ، یہ دوسرے عملوں کے مقابلے میں ایک تیز عمل ہے۔

3. لائن کی منتقلی

انٹر لائن ٹرانسفر

ہر پکسل میں فوٹوڈیوڈ اور مبہم چارج اسٹوریج سیل ہوتا ہے۔ جیسا کہ اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے ، شبیہ چارج سب سے پہلے ہلکا حساس PD سے مبہم V-CCD میں منتقل کیا گیا ہے۔ یہ منتقلی ، جیسا کہ تصویر پوشیدہ ہے ، اسی منتقلی کے چکر میں ایک کم سے کم تصویری سمیر پیدا ہوتی ہے ، لہذا ، آپٹیکل شٹرنگ کا تیز ترین تیز رفتار حاصل کیا جاسکتا ہے۔

سی او ڈی کے ایم او ایس سندارتک

ہر سی سی ڈی سیل میں دھاتی آکسائڈ سیمیکمڈکٹر ہوتا ہے ، حالانکہ سی سی ڈی کی تیاری میں سطحی چینل اور دفن شدہ چینل ایم او ایس کیپسیٹر دونوں استعمال ہوتے ہیں۔ لیکن اکثر سی سی ڈی ہوتے ہیں P- قسم کے سبسٹریٹ پر من گھڑت اور اس کے لئے دفن شدہ چینل MOS کیپسیٹرس کا استعمال کرکے تیار کیا گیا ہے جس کی سطح پر ایک ن-پتلا پتلا علاقہ تشکیل پایا ہے۔ سلیکن ڈائی آکسائیڈ پرت این خطے کے اوپری حصے پر ایک موصل کے طور پر اگائی جاتی ہے ، اور اس موصل پرت پر ایک یا زیادہ الیکٹروڈ رکھ کر دروازے بنتے ہیں۔

سی سی ڈی پکسل

فوٹو الیکٹرانک اثر سے آزاد الیکٹران تشکیل دیئے جاتے ہیں جب فوٹوون سلکان کی سطح پر حملہ کرتے ہیں ، اور خلا کی وجہ سے ، بیک وقت ، مثبت چارج یا سوراخ پیدا ہوتا ہے۔ تھرمل اتار چڑھاؤ یا گرمی کی گنتی کے مشکل عمل کو منتخب کرنے کے بجائے سوراخ اور الیکٹران کی بحالی کے ذریعہ تشکیل دی گئ ، اس کی ترجیح دی جاتی ہے کہ وہ تصویر تیار کرنے کے لئے الیکٹرانوں کو جمع اور گنتی کرے۔ یہ سلیکون سطح پر فوٹون مار کر مثبت بننے والے مخصوص علاقوں کی طرف راغب الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔

سی سی ڈی پکسل

مکمل اچھی صلاحیت کی وضاحت الیکٹرانوں کی زیادہ سے زیادہ تعداد کے طور پر کی جاسکتی ہے جو ہر سی سی ڈی پکسل کے پاس ہوسکتی ہے اور ، عام طور پر ، ایک سی سی ڈی پکسل 10ke سے 500ke رکھ سکتا ہے ، لیکن یہ پکسل کی جسامت پر منحصر ہوتا ہے (جس سائز میں زیادہ الیکٹران زیادہ ہوسکتے ہیں) جمع ہونا)

سی سی ڈی کولنگ

سی سی ڈی کولنگ

عام طور پر سی سی ڈی کم درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں ، اور تھرمل انرجی کو دلچسپ غیر مناسب الیکٹرانوں کو امیج پکسلز میں استعمال کیا جاسکتا ہے جسے حقیقی امیج فوٹو الیکٹرانوں سے ممتاز نہیں کیا جاسکتا ہے۔ اسے تاریک موجودہ عمل کے طور پر کہا جاتا ہے ، جو شور پیدا کرتا ہے۔ کل حالیہ موجودہ نسل کو کچھ حدود کے ساتھ ٹھنڈک کے ہر 6 سے 70 تک دو مرتبہ کم کیا جاسکتا ہے۔ سی سی ڈی -1200 سے نیچے کام نہیں کرتے ہیں اور تاریک موجودہ سے پیدا ہونے والے کل شور کو -1000 کے آس پاس ٹھنڈا کرکے ، اسے خالی جگہ میں تھرمل طور پر الگ تھلگ کرکے ختم کیا جاسکتا ہے۔ مائع نائٹروجن ، تھرمو-الیکٹرک کولر اور مکینیکل پمپس کے استعمال سے سی سی ڈی اکثر ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔

CCD کی کوانٹم افادیت

فوٹو الیکٹرانوں کی نسل کی شرح کا انحصار سی سی ڈی کی سطح پر ہونے والے ہلکے واقعے پر ہے۔ الیکٹرک چارج میں فوٹون کے تبادلے میں بہت سے عوامل کارفرما ہوتے ہیں اور اسے کوانٹم ایفیسیسی کہا جاتا ہے۔ روشنی کا پتہ لگانے کی دیگر تکنیک کے مقابلے میں یہ سی سی ڈی کے لئے 25٪ سے 95٪ کی بہتر رینج میں ہے۔

فرنٹ الیومینیٹڈ ڈیوائس کی کوانٹم افادیت

سامنے کا روشن آلہ آنے والے تابکاری کو کم کرکے گیٹ کے ڈھانچے میں روشنی گزرنے کے بعد سگنل تیار کرتا ہے۔

پیچھے کی روشنی والے آلے کی کوانٹم افادیت

بیک روشن یا بیک پتلی سی سی ڈی میں آلے کے نیچے کی طرف زیادہ سلکان شامل ہوتے ہیں ، جس میں اس طرح سے نقوش لگایا جاتا ہے کہ بلا روک ٹوک فوٹو فوٹوٹران پیدا کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

اس طرح یہ مضمون سی سی ڈی کی مختصر وضاحت اور اس کے عملی اصول کے ساتھ اختتام پزیر ہوتا ہے جیسے سی سی ڈی اسکیننگ آرکیٹیکچر ، چارج ٹرانسفر عمل ، سی سی ڈی کے ایم او ایس کیپسیٹر ، سی سی ڈی پکسل ، کولنگ اور سی سی ڈی کی کوانٹم کارکردگی مختصر طور پر۔ کیا آپ عام ایپلی کیشنز کو جانتے ہیں جس میں سی سی ڈی سینسر اکثر استعمال ہوتا ہے؟ کام کرنے اور سی سی ڈی کی درخواستوں سے متعلق تفصیلی معلومات کے لئے ذیل میں اپنے تبصرے پوسٹ کریں۔