DE2504245A1 - Geraet zur erfassung von strahlung und zur erzeugung einer elektrischen auslesung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Geräte mit Einrichtungen und Schaltungsanordnungen zum Empfang von Strahlung und zur Erzeugung entsprechender elektrischer Signale. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Gerät zum Empfang elektromagnetischer Strahlung und zur Speicherung der von der Strahlung erzeugten Ladung, das auch noch eine elektrische Auslesung oder Ausgabe der gespeicherten Ladung erzeugt. Die Erfindung bezieht sich auch auf Verbesserungen zu dem Gerät nach der deutschen Patentanmeldung P 2 331 093.2 vom 19.6.1973, auf die hiermit Bezug genommen wird.

Das dort im einzelnen offenbarte Gerät zum Strahlungsempfang umfasst ein Substrat aus Halbleitermaterial eines Leitfähigkeitstyps, auf dem eine Vielzahl von Speicherstellen in einer Vielzahl von Zeilen und Spalten zur Speicherung der durch die Strahlung erzeugten Minoritätsträger in denselben angeordnet ist,

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Jede der Speicherstellen enthält eine zeilenorientierte kapazitive Zelle aus Leiter-Isolator-Halbleiter und eine fest mit dieser gekoppelte spaltenorientierte kapazitive Zelle aus Leiter-Isolator-Halbleiter. Jedes der zeilenorientierten leitenden Teile oder Platten einer Zeile dieser Plätze ist mit einer entsprechenden Zeilenleiter-Leitung verbunden. Jeder der spaltenorientierten leitenden Teile oder Platten einer Spalte der Speicherplätze ist mit einer entsprechenden Spaltenleiter-Leitung verbunden.

Es sind Schaltereinrichtungen vorgesehen, um das Substrat periodisch mit Masse oder einem Punkt mit einem Bezugspotential zu verbinden und abzutrennen. Es sind noch Einrichtungen zur Aufladung der Zeilen- und Spaltenleiter-Leitungen auf vorgegebene Potentiale bezogen auf das Potential des Punktes mit dem Bezugspotential vorgesehen, um Abreicherungs- oder Raumladungszonen in dem Substrat unter jeder der ersten und zweiten leitenden Platten aufzubauen, wobei noch die Abreicherungsζonen unter benachbarten ersten und zweiten leitenden Platten gekoppelt sind. Die selektive Auslesung (Ausgabe) (readout) der in einer Zeile dieser Speicherplätze gespeicherten Ladung wird dadurch erreicht, dass das Potential auf der Zeilenleitung so abgeändert wird, dass ein Fliessen der in den zeilenorientierten Speicherzellen gespeicherten Ladung in die spaltenorientierten Speicherzellen bewirkt wird. Die Ausgabe der in den spaltenorientierten Zellen gespeicherten Ladung wird dadurch erreicht, daß das Potential auf jeder der Spaltenleitungen in Sequenz so abgeändert wird, daß eine Injektion der dort gespeicherten Ladungsträger in das Substrat in der gleichen Sequenz erfolgt und gleichzeitig das Substrat während jeder Injektion von Ladungsträgern von Masse oder von dem Bezugspotential abgetrennt wird." Jede Injekton erzeugt einen entsprechenden Stromfluss in einem Schaltungskreis, in dem das Substrat liegt. Dieser Stromfluss wird über einer Integrationskapazität erfasst, welche noch die Eigenkapazität der Leiterleitungen und der mit ihnen verbundenen leitenden Teile bezogen auf das Substrat, beinhaltet.

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Ks sind Einrichtungen vorgesehen, um periodisch die Spannungsänderung abzufragen, die auf der Integrationskapazität entsteht, und auf diese Weise ein elektrisches Ausgangssignal zu erhalten, das sich zeitlich gemäss der Änderung der Amplitude dieser Abfragewerte ändert.

Mit der Erhöhung der Anzahl von Speicherplätzen in einer Anordnung vergrössert sich die gesamte Eigenkapazität des Substrats bezüglich Masse oder des Punktes mit Bezugspotential und daher verringert sich die über der Kapazität erzeugte Signalspannung. Daher kann bei Anordnungen mit einer grossen Anzahl von Paaren von Speicherzellen der Signalpegel sehr niedrig werden. Weiterhin können durch Photonen erzeugte Ströme, die ihren Ursprung in anderen als der ausgewählten Stelle entsprechenden kapazitiven Zellen aus Leiter-Isolator-Halbleiter haben, durch die Integrationskapazität fliessen, wenn sie nicht von der Schaltereinrichtung umgeleitet werden und der gesamte fliessende durch Photonen erzeugte Strom kann den Strom von der ausgewählten Stelle übersteigen und dementsprechend das gewünschte Signal überdecken. Sogar wenn der Injektionsstrom den Photonenstrom übersteigt, der infolge der Erzeugung von durch Photonen erzeugten Paaren von Elektronen und Löchern an anderen Stellen als an der ausgelesenen Stelle fliesst, dann wird durch diesen durch Photonen erzeugten Strom dem Signalstrom ein Rauschanteil beigefügt und damit wird auch der Spannung ein Rauschanteil beigefügt, welche über der Integrationskapazität erscheint. In Anordnungen wie der hier beschriebenen, bei der das Substrat periodisch von Erde oder vom Bezugspotential abgetrennt wird, müssen die Schaltungskreise für die Betätigung von auf dem gleichen Substrat untergebrachten Anordnungen voneinander isoliert werden, um das Entstehen eines Rauschanteils im erfassten Signal zu vermeiden. Weiterhin kann bei einem System, in dem die injizierte Ladung durch das Substrat ausgelesen wird, zu einem Zeitpunkt jeweils nur eine einzige Einrichtung der Anordnung ausgelesen werden und die Abmessung und die Betriebs peschwindigkeit der Anordnung wird hierdurch begrenzt.

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Die vorliegende Erfindung ist auf die Überwindung der vorstehend dargelegten Probleme für StrahlungsempfängergerSte der vorstehend beschriebenen Art gerichtet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung von Einrichtungen mit verbesserter Oberflächenladungsspeicherung und von Verfahren zum Betrieb solcher Einrichtungen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Anordnungen von Strahlungsempfängerelementen der vorstehend beschriebenen Art, die eine sehr große Anzahl von Empfängerelementen mit einem Mindestmss der Verschlechterung ihres Ausgangssignals enthalten.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Anordnungen von Empfängerelementen der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei denen eine Vielzahl von Einrichtungen gleichzeitig zur Auslesung adressiert werden können und eine Vielzahl von Video-Signalen gleichzeitig aus der Anordnung entnommen werden können.

Bei der Ausführung der Erfindung in einer Ausführungsform wird ein Substrat aus Halbleitermaterial eines Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche vorgesehen. Eine Vielzahl von ersten leitenden Platten sind über der Hauptoberfläche liegend und von ihr isoliert angeordnet und bilden einen ersten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter mit dem Substrat. Eine Vielzahl von zweiten leitenden Platten sind jeweils benachbart zu einer entsprechenden ersten leitenden Platte zur Bildung einer Vielzahl von Plattenpaaren angeordnet. Die Paare von Platten sind in einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet. Dabei liegt jede der zweiten leitenden Platten über der Hauptoberfläche und von dieser isoliert und bildet mit dem Substrat einen zweiten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter. Jeder dieser zweiten Kondensatoren aus Leiter-Isolator-Halbleiter ist mit einem entsprechenden ersten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter so gekoppelt, dass die Überführung von Oberflächenladung zwischen denselben

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ΐτίο^ΐ ich ist. Es ist eine Vielzahl von Spaltenleiter-Leitunge'n vornesehen und die zweiten leitenden Platten in jeder der Spalten sind mit einer entsprechenden Spaltenleiter-Leitung verbunden, iiine Vielzahl von Zeilenleiter-Leitungen sind ebenfalls vorgesehen und die ersten leitenden Platten in jeder der Zeilen sind mit einer entsprechenden Zeilenleiter-Leitung verbunden. Eine erste Spannungseinrichtung liefert eine erste Spannung zwischen den Zeilenleiter-Leitungen und dem Substrat, um eine Verarmung (Abreicherung)(depletion) entsprechender erster Teile des darunterliegenden Substrats an Majoritätsladungsträgern zu bewirken. Eine zweite Spannungseinrichtung ist zwischen die Spaltenleiter-Leitungen und das Substrat geschaltet und liefert eine zweite Spannung zwischen den Spaltenleiter-Leitungen und dem Substrat zur Verarmung entsprechender zweiter Teile des darunterliegenden Substrats an Majoritätsladungsträgern. Das Substrat wird bezüglich dieser zweiten Spannungseinrichtung auf einem festen Potential gehalten. Es ist eine erste Einrichtung vorgesehen, um die erste Spannung auf jeder der Zeilenleiter-Leitungen in Sequenz während einer ersten entsprechenden Zeitperiode aufzuheben und wiederherzustellen. Eine zweite Einrichtung ist vorgesehen, um die zweite Spannung auf jeder der Spaltenleiter-Leitungen in Sequenz während einer entsprechenden zweiten Zeitperiode aufzuheben und wiederherzustellen, die kürzer ist als die erete Zeitperiode; dabei sind diese zweiten Zeitperioden in der ersten Periode enthalten. Eine Einrichtung zur Integration der Ladung wird in Sequenz während einer entsprechenden Zeitperiode zwischen jede der Spaltenleiter-Leitungen und die zweite Spannungseinrichtung geschaltet, um die einzelnen Stromflüsse zu integrieren, die in dieser Einrichtung durch Injektion von Ladungen in das Sub- . strat erzeugt werden. Die Ausgangssignale in Form eines Zeitintegrals können in Sequenz angeordnet werden, um ein Video-Signal zu erhalten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Spaltenleiter-Leitungen in einer Vielzahl von fortlaufend numerierten Sätzen oder Gruppen angeordnet, wobei jeder Leitersatz die gleiche

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Anzahl von fortlaufend numerierten Leitungen enthält. Eine Vielzahl von fortlaufend numerierten Anschlüssen sind vorcesehen und ihre Anzahl ist gleich der Anzahl der Leitersätze. Jede Spaltenleitung wird über einen entsprechenden Schalter mit einem Anschluss einer entsprechenden Nummer verbunden. Es ist ein Schieberegister vorgesehen, um die Schalter jedes Satzes während einer entsprechenden zweiten Zeitperiode zu betätigen, wodurch die Spaltenleitungen jedes Satzes nacheinander mit den Anschlüssen verbunden werden. Weiterhin sind eine Vielzahl von Schaltungseinrichtungen vorgesehen, die jeweils zwischen einen entsprechenden Anschluss und das Substrat geschaltet sind und Einrichtungen zur Aufhebung und zum Wiederaufbau der Spannung an den Anschlüssen während der zweiten Zeitperioden besitzen. Hierdurch werden die in jedem Satz der zweiten Halbleiter-Kondensatoren gespeicherten Ladungen gleichzeitig in Sequenz in das Substrat injiziert und es wird bewirkt, dass entsprechende Ströme gleichzeitig in jeder der Schaltungseinrichtungen fliessen. Jede der Schaltungseinrichtungen enthält Einrichtungen zur zeitlichen Integration der fliessenden Ströme. Daher wird eine Vielzahl von gleichzeitigen Video-Signalen erhalten, wobei deren Anzahl gleich der Anzahl der Leitungen in einem Satz ist. Die Video-Signale können durch ein Multiplex-Verfahren weiterverarbeitet werden, um ein zusammengesetztes Videosignal zu erhalten. Wenn man die den ersten Leitungen jedes Satzes zugeordneten Einrichtungen auf die Erfassung einer Strahlung einer ersten Farbe und die mit den zweiten Leitungen jedes Satzes zugeordneten Einrichtungen auf die Erfassung der Strahlung einer zweiten Farbe usw. einrichtet, dann kann eine Vielzahl von gleichzeitigen Farbsignalen erhalten werden.

Ein besseres Verständnis der Erfindung und ihres Aufbaus und ihrer Arbeitsweise zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Die Figuren IA bis ID zeigen Darstellungen von Paaren von Zellen aus Leiter-Iaolator-Halbleiter für eine Strahlungsempfänger-Einrichtung in der entsprechenden Schaltungsanordnung und veranschaulichen verschiedene Stufen beim Betrieb der Anordnung gemässder vorliegenden Erf.!ndu"\<-_;

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Die Figuren 2A bis 2C sind Kurven der verschiedenen Spannungs- und Stromsignale, wie sie in der Anordnung nach den Figuren IA bis ID erscheinen und dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise derselben.

Die Figur 3 zeigt eine Draufsicht einer Anordnung einer Vielzahl von StrahlungsempfängerzeIlen nach Figur IA bis ID, die auf einem gemeinsamen Halbleiter-Substrat gebildet sind.

Die Figur M zeigt eine Schnittansicht der Anordnung nach Figur 3 entlang der Schnittlinien M-¹I der Figur 3.

Die Figur b ist eine Schnittansicht der Anordnung nach Figur 3 entlang der Schnittlinien 5-5 der Figur 3.

Die Figur 6 ist eine Schnittansicht der Anordnung nach Figur 3 entlang den Schnittlinien 6-6 der Figur 3.

Die Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems gemäss der vorliegenden Erfindung, welches die Strahlungsempfängeranordnung nach den Figuren 3 bis 6 enthält.

Die Figuren 8A bis 8ü sind Kurven des zeitlichen Verlaufs der Amplitude mit gemeinsamem Zeitmassstab für die Signale, die an ver- schiedenen Punkten in dem System nach Figur 7 auftreten. Der Punkt des Auftretens eines Signals nach den Figuren 8A bis 8U in dem Blockschaltbild der Figur 7 ist in Figur 7 durch eine Bezeichnung entsprechend der Bezeichnung der Figur bezeichnet.

Die Figur 9 zeigt eine Schaltung einer Strahlungsempfänger-Einrichtung in einer weiteren Schaltungsanordnung als Ausführungsform der Erfindung.

Die Figuren 1OA bis IOC sind Kurven für die verschiedenen Spannungen und Stromsignale, wie sie in dem Schaltbild nach Figur 9 erscheinen, und dienen zur Erklärung der Arbeitsweise derselben.

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Die Figur 11 zeigt ein Schaltbild einer Strahlungsempfänger-Einrichtung, das in einer weiteren Schaltungsanordnung enthalten ist.

Die Figuren 12A bis 12E sind Kurven der verschiedenen Signale, wie sie in der Schaltung nach Figur 11 auftreten, und dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figuren IA, IB, IC und ID, welche jeweils ein Paar gekoppelter Empfängerzellen zeigen, die für den Betrieb in zweidimensionalen Anordnungen besonders geeignet sind. Die Figur IA zeigt eine Einrichtung 10 mit einem Substrat 11 aus Halbleitermaterial des Leitfähigkeitstyps N, ein isolierendes Teil 12, das über der Hauptoberfläche 13 des Substrats 11 liegt und ein Paar leitender Teile oder Platten I¹J und 15, die über dem isolierenden Teil 12 liegen. Die Platten 14 und 15 besitzen einen engen Abstand und das Substrat 11 unter dem Raum zwischen den Platten ist mit einer Zone 20 des Leitfähigkeitstyps P ausgestattet, so dass es eine überführung der Oberflächenladung in dem Substrat unter den Platten gestattet. Alternativ hierzu können andere Einrichtungen vorgesehen sein, wie sie in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung P 2 331 093.2 beschrieben sind, um die Oberflächenladung in dem Substrat zwischen den Platten zu koppeln. Das Substrat 11 ist mit Erde oder einem Punkt eines festen Bezugspotentials verbunden. Die Platte 14 ist eingerichtet zum Anschluss an eine Zeilenleiter-Leitung einer Anordnung, die aus Zeilen und Spalten von Strahlungsempfänger-Einrichtungen besteht. Die Platte 15 ist zum Anschlüssen eine Spaltenleiter-Leitung 16 der Anordnung eingerichtet. Es ist noch eine Integrationskapazität 17 mit einem Paar von Elektroden oder Anschlüssen 18 und 19 vorgesehen. Die Elektrode 18 ist mit der Spaltenleitung 16 und die Elektrode 19 mit einem Anschluss des Speisegerätes (Treiberstufe) 24 für die Spaltenleitung verbunden, dessen anderer Anschluss mit Masse verbunden ist. über die Elektroden des Kondensators 17 ist ein Rückstellschalter 25 geschaltet. Das Ausgangssignal wird über den Elektroden 18 und 19 des Kondensators entnommen.

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Wenn Potentiale mit riehtigerPoiarität bezüglich des Substrats und mit einer richtigen Amplitude an den Platten 14 und 15 angelegt werden, beispielsweise -It) Volt gemäss Figur IA, dann wird ein Paar von Abreicherungszonen oder Sperrzonen 21 und 22 gebildet, welche durch die Zone 20 mit hoher Leitfähigkeit des P-Typs verbunden sind, der ebenfalls eine Sperrzone 23 zugeordnet ist. Daher kann die in einer der Abreicherungszonen oder Sperrzonen unter einer der Platten 14 und 15 gespeicherte Ladung leicht durch die Zone 20 des Leitfähigkeitstyps P in die andere Abreicherungsζone fliessen. Der in die Abreicherungszonen eindringende Strahlungsfluss erzeugt die Bildung von Minoritätsträgern, welche an der Oberfläche der Abreicherungszonen gespeichert werden. Die Figur IB zeigt den Betriebszustand der Einrichtung, bei dem die Spannung auf der Platte 14 auf Null gebracht wird, um die Abreicherungszone 21 dieser Platte zusammenbrechen zu lassen und zu bewirken, dass die dort zuvor gespeicherte Ladung in die Abreicherungszone 22 unter der Platte 15 flieset oder dorthin überführt wird. Um die Ladung auszulesen oder zu erfassen, die zuvor in der Abreicherungszone gespeichert wurde, wird der Rückstellschalter 25 geöffnet und das Potential auf der Platte 15 wird aufgehoben oder in seiner Ampli^ tude auf einen geeigneten Wert, beispielsweise auf den Wert Null, verringert. Dies geschieht durch das Spaltenleitungs-Speisegerät Dieser Vorgang bewirkt, dass die in der Abreicherungszone 22 gespeicherten Träger in das Substrat 11 injiziert werden und einen Stromfluss in der Platte 15 erzeugen (einen Elektronenfluss aus der Platte heraus), wie dies in Figur IC gezeigt ist.

Die Erhöhung des Potentials der Platte 15 von einem negativen Wert auf den Wert Null bewirkt eine Verringerung des elektrischen Feldes, welches zuvor die Ladung in der Oberflächen-Inversionsschicht aufrechterhalten hat und bewirkt, dass die in der Inversionsschicht gespeicherten Minoritätsträger in das Substrat injiziert werden. Die Injektion von Minoritätsträgern ist in Figur IC durch die Verteilung der positiven Ladung über dem.Substrat 11 angedeutet. Eine solche Injektion bewirkt, d#s eine neutralisierende negative Ladung in das Substrat fliesst, d.h. es fliesst ein Strom in konventioneller Festlegung aus dem Substrat heraus und in

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die Platte 15. Der Stromfluss in die Platte 15 bewirkt eine Aufladung des integrierenden Kondensators 17 auf einen Wert entsprechend der injizierten Ladung. Die in das Substrat injizierten Minoritätsträger diffundieren schliesslich oder rekombinieren dort. Der Neuaufbau der Abreicherungszone für einen weiteren Betriebszyklus sollte erst nach dem Verschwinden dieser Minoritätsträger aus der Zone 22 erfolgen, da sonst die gespeicherte Ladung bei dem erneuten Aufbau der Abreicherung in der Zone 22 erneut angesammelt wird. Das Potential auf der Platte 15 wird vor dem Schliessen des Rückstellschalters 25 und nach dem Zeitpunkt auf seinen ursprünglichen Wert zurückgeführt, in dem die injizierten Minoritätsträger gemäss der Darstellung in Figur ID aus der Zone 22 verschwunden sind. Der Stromfluse zur Platte 15 ist sub_jtraktiv zum Stromfluss aus der Platte 15 heraus und dies führt zu einer resultierenden Spannung über dem Kondensator 17, welche der aus der Einrichtung abgezogenen gespeicherten Ladung entspricht. Es können Probemessungen der Spannung auf dem Integrations-Kondensator 17 entnommen werden, die aus aufeinanderfolgenden Betriebszyklen der Einrichtung herrühren, und auf diese Weise erhält man ein Video-Signal, welches die integrierten Werte der Strahlung darstellt, welche auf die Einrichtung während aufeinanderfolgender Betriebszyklen fällt.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figuren 2A, 2B und 2C. Diese zeigen Kurven der Speisespannung V für die spaltenorientierte Platte bzw. den Auslesestrom bzw. die

Spannung des Integrations-Kondensators mit einem gemeinsamen Zeitmassstab und für die Einrichtung in den Figuren IA, IB, IC und ID für zwei verschiedene Verhältnisse der Ladungsspeicherung in den Zellen der Einrichtung. In einem Falle wurde keine durch Strahlung erzeugte Ladung gespeichert und im anderen Falle wurde eine durch Strahlung erzeugte Ladung gespeichert. Es wird angenommen, dass die Spannung V der zeilenorientierten Platte auf Null verringert wurde. Die Figur 2A zeigt identische Impulse 31 und 32 der Speisespannung von dem Speisegerät 24, welche der Platte 15 in verschiedenen Betriebszyklen zugeführt werden. Die Figur 2B zeigt die

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Ströme, welche in der äusseren Schaltung zwischen der Platte 15 und dem Substrat entsprechend der Zuführung dieser Impulse fliessen. Die Figur 2C zeigt die Spannungen, welche über dem Kondensator 17 infolge der Stromflüsse nach Figur 2B entstehen. Figur 2C zeigt auch noch die Zeitperioden, in denen der Rückstellschalter 25 geöffnet ist und die Zeitperioden, in denen dieser Schalter geschlossen ist. Das erste in Figur 2B gezeigte Paar von Stromimpulsen 33 und 34 stellt einen Betriebszustand dar, in dem keine Strahlung empfangen und daher keine Ladung in der spaltenorientierten Zelle der Einrichtung 10 gespeichert wurde. Während der Änderung der Spannung von dem Wert -15 V auf Massepotential fliesst die zum Aufbau der Verarmungszone 22 verwendete Ladung aus der Platte 15 heraus und erscheint als positiv verlaufender Impuls 33. Nach der Ausleseperiode wird die Spannung auf der Platte auf den Wert -15 V zurückgeführt und erzeugt einen Ladungsfluss, der durch einen Stromimpuls 34 zum Aufbau des ursprünglichen Verarmungsbereichs unter der Platte 15 dargestellt wird; dieser Impuls ist gleich dem Stromimpuls 33. Demgemäss entsteht über dem Kondensator ein Spannungsimpuls 35, der in seiner Form mit Ausnahme der Amplitude praktisch identisch ist dem Impuls 31. Die resultierende Ausgangsspannung am Ende dee Integrationsvorgangs ist Null, wie dies aus Figur 2C ersichtlich ist.

Es wird nunmehr verwiesen auf die Impulse 37 und 38. Diese werden nach Zuführung des Impulses 32 auf der spaltenorientierten Zelle erzeugt. Der positive Impuls 37 mit größerer Amplitude stellt die Ladung dar, welche in dem Abreicherungsbereich 22 bei Vorhandensein der Strahlung gespeichert wurde und stellt auch noch einen Teil der Ladung dar, die zum Aufbau der Abreicherungszone in die Platte geflossen ist. Der negative Impuls 38 besitzt eine kleinere Amplitude und stellt den Strom dar, der zum Aufbau der ursprünglichen Abreicherungszone in die Platte geflossen ist. Die Integration der Impulse 37 und 38 im Kondensator 17 erzeugt einen Impuls hO mit der gezeigten Form. Zunächst steigt die Spannung über dem Kondensator 17 auf einen großen Amplitudenwert oder Pegel 41 an infolge des ersten Stromimpulses 37· Beim Auftreten des

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zweiten Stromimpulses 38 fällt die Spannung auf dem Kondensator auf einen zweiten Pegelwert 42 ab, der zweckmässigerweise als "rückwärtige Stufe" (back porch) des Impulses bezeichnet wird. Der zweite Pegel 42 stellt eine Spannung entsprechend der Ladung dar, welche in der Inversionsschicht der Zone 22 gespeichert wurde. Es ist zu beachten, dass während des Messwertentnahme-Intervalls der Rückstellschalter 25 unterbrochen ist, d.h. während des Auftretens der Spannungsimpulse der Figur 2C für jeden Betriebszyklus der Empfängereinrichtung. Während des übrigen Teils des Zyklus oder der Periode, in welcher die Speicherung der Ladung in der Einrichtung entsprechend der auftreffenden Strahlung erfolgt, bleibt der Schalter geschlossen. Aufeinanderfolgende Betriebszyklen der Einrichtung erzeugen aufeinanderfolgende Spannungsimpulse ähnlich dem Impuls 40, wobei sich dann der rückwärtige Stufenteil 42 des Impulses gemäss der während der Speicherperiode auf der Einrichtung auftreffenden Strahlung ändert. Die Entnahme von Messwerten dieses rückwärtigen Impulsteils der aufeinanderfolgenden Spannungsimpulse liefert ein Signal, welches die Änderung der auf der Einrichtung auftreffenden Strahlung in Abhängigkeit von der Zeit darstellt.

Vor der Beschreibung des Strahlungsempfängergerätes nach Figur 7 als Ausführungsform der Erfindung wird zunächst die in dem Gerät verwendete Strahlungsempfängeranordnung beschrieben. Es wird dabei eine bestimmte Anordnung gezeigt und beschrieben, die unter Verwendung eines bestimmten Verfahrens hergestellt wird; selbstverständlich kann die in dem Gerät verwendete Anordnung auch andere Bauformen besitzen und es kann irgendeines der üblichen verwendeten Verfahren für die Herstellung von Einrichtungen mit überführung von Oberflächenladung für die Herstellung verwendet werden. Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figuren 3, 4, 5 und 6, welche eine Strahlungsempfänger-AnOrdnung 50 mit Strahlungsempfänger-Einrichtungen 51 zeigen, beispielsweise mit einer solchen Einrichtung 10 nach den Beschreibungen der Figuren IA, IB und IC, die in vier Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Anordnung enthält vier Zeilenleiter-Leitungen, die jeweils die zeilenorientierten Platten einer entsprechenden Zeile der Einrichtung miteinander verbinden

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und von oben nach unten mit X., X₂, X-, und X₁, bezeichnet sind. Die Anordnung enthält auch vier Spaltenleiter-Leitungen, die jeweils die spaltenorientierten Platten einer entsprechenden Spalte von Einrichtungen verbinden und von links nach rechts mit Y₁, Y„, Υ,, und Y₁, bezeichnet sind. Die leitenden Verbindungen werden mit den Leitungen über leitende Ansätze oder Kontaktplättchen 52 gemacht, die an jedem Ende jeder der Leitungen vorgesehen sind. In der Darstellung nach Figur 3 kreuzen die Zeilenleiter-Le.itungen scheinbar die Spaltenleiter-Leitungen; die Zeilenleiter-Leitungen sind jedoch von den Spaltenleiter-Leitungen durch eine Schicht aus einem durchsichtigen Glas isoliert, wie dies leicht aus den Figuren 4,5 und 6 ersichtlich ist. In Figur 3 sind die Umrisse der Struktur unterhalb der Glasschicht 54 zur deutlicheren Darstellung mit voll ausgezogenen Linien wiedergegeben.

Die Anordnung enthält ein Substrat oder Plattch'en 55 aus Halbleitermaterial des Leitfähigkeitstyps N, über dem eine isolierende Schicht 56 in Kontakt mit einer Hauptoberfläche des Substrats 55 angebracht ist. Eine Vielzahl von tiefen Vertiefungen 57 sind in der isolierenden Schicht jeweils für eine entsprechende Einrichtung 51 vorgesehen. Dementsprechend besitzt die isolierende Schicht dicke oder erhabene Teile 58, die jeweils eine Vielzahl von dünnen Teilen 59 im Boden der Vertiefungen umgeben. Auf dem Boden oder Dasisteil jeder Vertiefung ist ein Paar wesentlich identischer leitfähiger Platten oder leitfähiger Teile 61 und 62 mit rechteckigem Umriss angebracht. Die Platte 6l ist hier als zeilenorientierte Platte und die Platte 62 als spaltenorientierte Platte bezeichnet. Die Platten 6l und 62 einer Einrichtung 51 sind in der Richtung einer Zeile eng zueinander beabstandet, wobei benachbarte Kanten im wesentlichen parallel zueinander sind. Fortschreitend vom linken Teil der Anordnung zum rechten Teil wechseln die zeilenorientierten Platten 6l in seitlicher Richtung mit den spaltenorientierten Platten 62. Demgemäss sind die zeilenorientierten Platten 6l von Paaren benachbarter Einrichtungen einer Zeile benachbart zueinander und durch einen Leiter 63 miteinander verbunden, der einstückig bei der Bildung der Platten 6l gebildet wird.

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gebildeten Strahlung lieferti zurjftbbildung kann beispielsweise ein nicht gezeigtes Linsensystem verwendet werden. Das Video-Signal kann einer geeigneten Anzeige- oder Sichteinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt werden, beispielsweise einer Kathoden-Strahlröhre, wie dies auch in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung beschrieben wird. Dabei werden dann der Anordnung noch Ablenkspannungen synchron zur Abtastung zugeführt, um das Video-Signal in eine Bildwiedergabe der Abbildung auf der Anordnung umzuwandeln.

Das System wird nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 8A bis 8U beschrieben, welche die Kurven der Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit mit gemeinsamem Zeitmassstab für die Signale zeigen, die an verschiedenen Punkten in dem System nach Figur 7 auftreten. Der jeweilige Punkt des Auftretens eines Signals der Figuren 8A bis 8U ist in Figur 7 durch eine entsprechende Bezeichnung angegeben. Die Amplituden der Signale nach den Figuren 8A bis 8U sind nicht mit einem gemeinsamen Massstab für die Spannung oder Stromstärke wiedergegeben, um eine leichtere und klarere Erläuterung der Arbeitsweise des Systems nach der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen .

Das System enthält einen Taktgenerator 71» der eine Folge von regelmässig auftretenden Impulsen 72 für die Y-Achse mit kurzer Dauer gemäss Figur 8A erzeugt. Diese Impulse erscheinen in Sequenz zu Zeitpunkten t^ bis tg und stellen eine halbe Abtastperiode für den Betrieb der Anordnung dar. Das Ausgangssignal des Taktgenerators wird einem ersten Zähler 73 zugeführt, welcher die Impulszahl des Takt generators durch vier unterteilt, um die Taktimpulse 7*1 für die X-Achse nach Figur 8B zu erhalten. Das Ausgangssignal des ersten Zählers 73 wird auch noch einem zweiten Zähler 75 zugeführt, welcher die zugeführte Impulszahl weiterhin durch vier teilt, um die Bildsynchronisierungs-Impulse für den Bildsynchronisations-Generator 76 zu erhalten.

Die Empfängeranordnung 50, welche identisch ist zu der Bildempfänger-Anordnung nach Figur 3, enthält Zeilenleiter-Leitungen X₁ bis Xjj und Spaltenleiter-Leitungen Y₁ bis Y^. Die Treiber-Schaltungen

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Bei einer solchen Anordnung wird eine einzige Verbindung 6H von einer Zeilenleiter-Leitung durch eine öffnung 69 in der vorgenannten Glasschicht 54 zu dem Leiter 63 vorgenommen, der ein Paar zeiienorientierter Platten miteinander verbindet. Die spaltenorientierten Leiter-Leitungen werden integral bei der Herstellung der spaltenorientierten Platten 62 gebildet. Der oberflSchennahe Teil des Substrats 55 unterhalb dem Raum zwischen den Platten 51 und 02 jeder Einrichtung 51 ist mit einer Zone 66 des Leitfähigkeitstyps P ausgestattet, welcher der Zone 20 des Leitfähigkeitstyps P in der Figur IA entspricht. Die Zone 67 in dem Substrat 55 besitzt ebenfalls den Leitfähigkeitstyp P und wird gleichzeitig mit der Bildung der Zone 66 des Leitfähigkeitstyps P nach dem gleichen Diffusionsverfahren gebildet, wobei die Platten 6l und 62 als Diffusionsmasken benutzt werden. Die Glasschicht 54 liegt über dem dicken Teil 58 und dem dünnen Teil 59 der isolierenden Schicht 56 und über den Platten 6l und 62, den Leitern 63 und den spaltenorientierten Leiter-Leitungen Y. bis Y₁. mit Ausnahme der Kontaktplättchen 52 derselben. Die Glasschicht 54 kann einen Akzeptor-Aktivator enthalten und kann zur Bildung der Zonen 66 und 67 des P-Typs verwendet werden. Sine ringförmige Elektrode 68 ist auf der Hauptoberfläche des Substrats entgegengesetzt zu der Hauptoberfläche vorgesehen, auf welcher die Einrichtung' 51 gebildet wurden. Eine solche Verbindung zum Substrat gestattet es, Strahlung von einem zu erfassenden Objekt nicht nur von der vorderen Fläche, sondern auch von der rückwärtigen Fläche aufzunehmen.

Die Bildempfänger-Anordnung 50 und die Einrichtung 51, aus denen sie besteht, können unter Benutzung einer Vielfalt von Materialien und mit einer Vielfalt von Abmessungen gemäss bekannter Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung 2 331 093 beschrieben werden.

Es wird nunmehr auf die Figur 7 Bezug genommen. Diese zeigt ein Blockschaltbild einer Strahlungsempfänger-Anordnung oder eines Systems, das eine Bildempfänger-Anordnung 50 nach Figur 3 enthält und ein Video-Signal bei Vorhandensein einer auf der Anordnung ab-

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für die Zeilenleiter-Leitungen X₁ bis X₁, und für die Spaltenleiter-Leitungen Y₁ bis Ym der Anordnung 50 sind auf dem gleichen Substrat 70 enthalten, das in gleicher Weise wie die Anordnung geerdet ist, um die Anzahl von äusseren Verbindungen auf ein Minimum zu bringen, welche für die Verwendung der Anordnung 50 in dem System vorgenommen werden müssen. Eine Vielzahl von Analogschaltern 81 bis 8*1 für die Zeilenleitung besitzen die Form von MOS-Feldeffekt-Transistoren (Metall-Oxyd-Silizium-Feldeffekt-Transistor) und besitzen jeweils eine Source-Elektrode (Kathode), eine Drain-Elektrode (Anode) und eine Gate-Elektrode (Gitter). Jede der Kathoden der

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Einrichtung''81 bis 84 ist mit einem Ende einer entsprechenden Zeilenleiter-Leitung X₁ bis X₁, verbunden und jede der Anoden der Einrichtung/81 bis 84 ist mit einem Anschluss 85 für die Vorspannung der Zeilenleitung verbunden. Der Anschluss 85 ist mit dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle 86 für -15 V verbunden, dessen positiver Anschluss mit Masse verbunden ist. In ähnlicher Weise sind eine Vielzahl von Analogschaltern 91 bis 94 für die Spaltenleitung in Form von MOSFET-Transistoren vorgesehen, die jeweils eine Source-Elektrode (Kathode), eine Drain-Elektrode (Anode)und eine Gate-Elektrode (Gitter) besitzen. Jede der Kathoden der Einrichtungen bis 94 ist mit einem Ende einer entsprechenden Leitung der Spaltenleiter-Leitungen Y₁ bis Y₁J verbunden und jede der Anoden der Einrichtungen 91 bis 94 ist mit dem Vorspannungsanschluss 85 verbunden. Die MOSFET-Transistoren 8l bis 84 und 91 bis 94 sind P-Kanal-Einrichtungen. Wenn daher die Gitter-Elektrode einer solchen Einrichtung in geeigneter Weise negativ bezüglich der Kathode vorgespannt wird, dann erhält man einen niedrigen Widerstand zwischen Kathode und Anode, und umgekehrt ist bei Abwesenheit einer solchen Vorspannung ein hoher Widerstand zwischen Kathode und Anode vorhanden. Die Steuerung der anderen Enden der Zeilenleiter-Leitungen

X_I bis X^ wird durch eine Vielzahl von MOSFET-Transistoren 101 bis 104 erhalten, welche integral auf dem Substrat 70 ausgebildet sind und jeweils eine Anoden-Elektrode besitzen, die mit dem anderen Ende einer entsprechenden Leitung der Zeilenleiter-Leitungen X₁ bis

X_II verbunden ist. Sie besitzen jeweils eine Anoden-Elektrode, die mit einem Kontakt 105 zur Vorspannung der Zeilenleitung verbunden

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ist, welche beim Betrieb des Systems mit dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle lOy für -5 Volt verbunden wird, deren positiver Anschluss mit Masse verbunden ist. Jede der Gitter-Elektroden der Transistoren 101 bis 104 wird durch ein entsprechendes Steuersignal angesteuert, das aus dem Zeilenschieberegister 10b erhalten wird. Das Zeilenschieberegister 106 kann irgendeines der an sich bekannten Schieberegister sein. Die Elemente des Schieberegisters 106 können gleichzeitig auf dem Substrat mit der Bildung der Bildempfänger-Anordnung 50 gebildet werden.

Das Schieberegister 106 besitzt einen Anschluss 107, an dem eine Folge von Taktimpulsen lh für die vertikale Abtastung oder Impulse für die X-Achse zugeführt werden, wie dies in Figur 8B gezeigt wird. Die Polgefrequenz dieser Impulse beträgt ein Viertel der Folgefrequenz der Taktimpulse für die Y-Achse. Die Bildsynchronisierungs-Impulse vom Zähler 75 werden dem Bildsynchronisierungs-Impulsgenerator 76 zur Erzeugung eines Ausgangssignals zugeführt, welches dem Bildsynchronisierungsanschluss 108 zugeführt wird. Jeder der Bildsynchronisierungs-Impulse besitzt eine Dauer, die praktisch gleich der Summe der Perioden von vier Zyklen der Taktimpulse für die X-Achse ist. Die Bild-Synchronisierungsimpulse werden im Schieberegister 106 mit der Frequenz der Taktimpulse für die X-Achse verschoben, um zu bewirken, dass nacheinander die Gitter-Elektroden der Transistoren 101 bis 104 durchgesteuert werden, die mit den Leitungen X₁ bis X₁₁ verbunden sind, um nacheinander die Impulsspannung zwischen einem Wert von -15 Volt und einem Wert von -5 Volt zu verändern. Die Wellenform der Steuerspannung auf der Leitung X₁ ist in Figur 8C gezeigt und die Wellenform der Steuerspannung auf der Leitung X₂ ist in Figur 8D für eine Hälfte des Betriebszyklus der Anordnung gezeigt,

Eine Vielzahl von Steuer-Transistoren in Form von MOSFET-Transistoren 111 bis 114 für die Spaltenleiter-Leitungen sind ebenfalls integral auf dem Substrat 70 gebildet. Jeder der Transistoren 111 bis H²I besitzt eine Anoden-Elektrode, die mit dem anderen Ende einer entsprechenden Leitung der Spaltenleiter-Leitungen Y₁ bis Y^

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verbunden ist. Die Kathoden-Elektroden der Transistoren 112 und sind mit dem Leitungsanschiusa 115b verbunden. Die Gitter-Elektroden der Transistoren 111 und 113 sind mit einem Punkt oder einer Stufe in dem Spalten-Schieberegister 116 verbunden und die Gitter-Elektroden der Transistoren 112 und 114 sind mit einem nachfolgenden Punkt oder Stufe in dem Spaltenregister 116 verbunden. Die Spaltenleitungen Y., und Y₂ werden hier als ein Satz von aufeinanderfolgend numerierten Spaltenleitungen und die Spaltenleitungen Y, und Y|j als ein nachfolgender Satz von aufeinanderfolgend numerierten Spaltenleitungen betrachtet. Jeder dieser Sätze besitzt dabei die gleiche Zahl von Leitungen. Die Leitungen Y. und Y, sind die ersten Leitungen in ihrem jeweiligen Satz und die Leitungen Yg und Y₁J sind die zweiten Leitungen in ihrem jeweiligen Satz. Das Spalten-Schieberegister 116 ist mit einem Eingangsanschluss 117 ausgestattet. Zwischen den Takt-Impulsgenerator 71 und den Anschluss 117 ist ein Zähler 120 zur Unterteilung durch zwei geschaltet und liefert Impulse mit der halben Folgefrequenz der Taktimpulse für die Y-Achse. Das Spalten-Schiebersgister 116 ist auch noch mit einem Zeilen-Synchronisierungsanschluss 118 ausgestattet, an dem vom Zeilen-Synchronisationsimpuls-Generator 119 Zeilen-Synchronisationsimpulse zugeführt werden. Der Zeilen-Synchronisationsimpuls-Generator ist mit dem Zähler 73 verbunden und liefert ein Ausgangssignal, das synchron mit den Takt-Impulsen für die X-Achse ist. Die Zeilen-Synchronisationsimpulse werden in dem Spalten-Schieberegister entsprechend den Impulsen vom Zähler 120 verschoben, welche die halbe Folgefrequenz wie die Takt-Impulse der Y-Achse besitzen. Die Wellenform der an dem Zeilen-Synchronisierungsanschluss 118 zugeführten Zeilensynchronisationsimpulse ist in der Figur 8E gezeigt, welche auch noch das Ausgangssignal der ersten Stufe des Spalten-Schieberegisters 116 zeigt. Der Zeilen-Synchronisierungsimpuls besitzt eine Breite, die kleiner ist als das Intervall zwischen einem Paar von Takt-Impulsen für die Y--Achse. An den Ausgangs^schlusspunkten des Spalten-Schieberegisters 116 werden Steuerspannungen 121 bis 124 erhalten, wie sie in den Figuren 8A bis 8h gezeigt sind, und werden jeweils den Transistoren 111 bis zugeführt. Diese Steuersignale oder Durchschalt-Signale be-

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sitzen eine Amplitude von -20 Volt für das gezeigte Intervall. Die Steuerspannung/121 und 122, welche den Transistoren 111 bzw. 112 zugeführt werden, sind identisch und in ähnlicher Weise sind die an den Transistoren 113 und 114 zugeführten Steuerspannungen 123 bzw. 124 identisch.

Die. Steuerimpulse 127 für die Spaltenleitung werden von der Spaltensteuerung 125 erhalten, deren Eingangssignal von einem Sehaltungsblock 126 für Taktgabe und Steuerung erhalten wird; sie liefert Impulse mit der halben Polgefrequenz der Taktimpulse für die Y-Achse, wie dies in Figur 81 gezeigt ist. Das Ausgangssignal der Spaltensteuerung 125 wird dem ersten Steuerleitungsanschluss 115a durch einen Integrationkondensator Cl zugeführt und ist auch noch mit dem zweiten Steuerleitungsanschluss 115b durch einen Integrationskondensator C2 verbunden. Jeder der Impulse 127 besitzt eine kurze Dauer entsprechend dem Zeitraum, in dem eine Auslesung oder Ausgabe der von der Strahlung erzeugten Ladung erwünscht ist, die in einer Einrichtung in einer einzigen Spalte gespeichert ist, wie dies noch nachstehend erläutert wird. Solche Impulse bewirken eine Injektion der gespeicherten Ladung, die dann über den Integrationskondensatoren gemessen oder erfasst wird. Die Impulse 127 besitzen eine Amplitude von 10 Volt zwischen den Werten -15 und -5 Volt. Demgemä8s werden in dem Zeitintervall von t_Q bis ^ zwei Strahlungsempfänger-Einrichtungen 51 in der obersten Reihe und in dem ersten mit den Leitungen Y₁ und Y₂ verbundenen Satz ausgelesen, gefolgt von den Einrichtungen in dem zweiten Satz, die mit den Leitungen Y, und Yj. verbunden sind und während des Zeitintervalls von t~ bis t-z ausgelesen werden.

Nach der Beendigung der Abfragung oder Abtastung der Einrichtungen einer Reihe werden Steuerimpulse 131 gemäss der Darstellung in Figur 8J den Gittern jeder der Einrichtungen 81 bis 84 und 91 bis 94 zugeführt, die mit den Leitungen X₁ bis X₁^ und Y₁ bis Y₁^ und der Quelle 86 für das Betriebspotential verbunden sind, wodurch das richtige die Abreicherung erzeugende Potential auf allen Platten aller Einrichtungen 51 hergestellt wird. Wie gezeigt, tritt jeder

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der Gitter-Impulse 131 nach dem Spalten-Steuerimpuls 127 auf, welcher die letzte Einrichtung in jeder Reihe ansteuert. Der Gitter-Impuls tritt nach dem Ausgangssignal der Stufe 2 des Spalten-Schieberegisters auf. Die Dauer der Gitter-Impulse wird so gewählt, dass sie ausreicht, um das Speicherpotential von -15 Volt auf allen Leitungen erneut aufzubauen. Die Gitter-Impulse werden dem Gitter-Generator 135 entnommen, der seinerseits von einem Zähler 136 angesteuert wird, der einen Ausgangsimpuls für jeweils Eingangsimpulse erzeugt. Der Zähler wird durch die Takt-Impulse für die Y-Achse vom Takt-Impulsgenerator 71 angesteuert.

Beim Betrieb des beschriebenen Systems werden zunächst die Spalten-Leitungen Y₁ und Yp des ersten Satzes mit ihren entsprechenden Anschlüssen 115a und 115b durch einen Gitter-Impuls auf den Transistoren 111 und 112 verbunden, und es wird den Leitungen ein Spalten-Steuerimpuls durch die entsprechenden integrierenden Kondensatoren Cl und C2 zugeführt. Hierdurch wird bewirkt, daß die Ladung in das Substrat injiziert wird und auf den integrierenden Kondensatoren Cl und C2 in dem Kreis für die¹ Steuerleitung erfasst wird. Nachdem die Kondensatoren Cl und C2 zurückgestellt wurden, wird der zweite Satz von Transistoren 113 und 114 gittergesteuert zur Verbindung der Leitungen Y, und Y₁^ mit den Leitungsanschlüssen 115a und 115b und ein Spalten-Steuerimpuls wird zugeführt, um die gespeicherte Ladung in das Substrat zu injizieren, die dann auf den Kondensatoren Cl und C2 erfasst oder gemessen wird.

Der Stromfluss in dem Steuerleitungskreis des Kondensators Cl beim Abtasten der Einrichtungen in der ersten und zweiten Zeile der Anordnung in Sequenz ist in der Kurve 137 der Figur 8 K dargestellt. In der Figur 8 K werden vier Paare von Stromimpulsen gezeigt, welche den Stromfluss in dem Steuerleitungskreis des Kondensators Cl während der Auslesung der ersten und dritten Einrichtungen der ersten und zweiten Reihen X₁ und X₂ in Sequenz zeigt. Der erste auftretende Impuls jedes Paars entspricht dem Stromfluss infolge der durch Strahlung erzeugten Ladung und eines

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Teils der die Abreicherung erzeugenden Ladung, die im Augenblick der Zuführung des Speicherpotentials auf die spaltenorientierte Platte der Einrichtung gespeichert wurde. Der zweite auftretende Impuls entspricht dem vorgenannten Stromfluss, welcher sich aus der Zuführung von Spannung zur spaltenorientierten Platte der Einrichtung ergibt. Der erste Impuls jedes Paars tritt an der Vorderflanke eines entsprechenden Spalten-Steuerimpulses 127 und der zweite Impuls jedes Paars an der auslaufenden oder rückwärtigen Planke eines entsprechenden Spalten-Steuerimpulses auf..Die ersten Impulse besitzen verschiedene Amplituden infolge der verschiedenen Amplituden der in den verschiedenen Einrichtungen der ersten beiden Reihen gespeicherten Ladung. Die Amplituden der zweiten Impulse sind identisch, da die spaltenorientierten Zellen,jeder der Einrichtungen identisch aufgebaut sind und damit einen identischen Strom zur Aufladung oder zur Erzeugung der Abreicherungszone aufnehmen. Die Impulse der Figur 8 K werden durch den Kondensator Cl und die Impulse nach Figur 8M durch den Kondensator C2 integriert.

Es ist ein Feldeffekt-Transistor 140 vorgesehen, dessen Kathoden-Anodenkreis zwischen den Anschluss 115a und den negativen Anschluss einer Spannungquelle 141 für -15 Volt geschaltet ist. Der positive Anschluss der Spannungsquelle ist zur Rückstellung des Kondensators Cl mit Masse verbunden. In ähnlicher Weise ist ein weiterer Feldeffekt-Transistor 142 an seinem Kathoden-Anodenkreis zwischen den Anschluss 115b und den negativen Anschluss der Quelle 141 geschaltet. Die Gitter der Transistoren 140 und 142 sind mit dem Schaltungsblock 126 für Taktgabe und Steuerung verbunden, der Rücketell-Impulse 143 gemäss Figur 8 P liefert. Die Rückstell-Impulse springen von einem positiven Spannungswert auf Massepotential zur Sperrung des Transistors. Die Vorderflanke jedes Rückstell-Impulses ist koinzident mit der Vorderflanke eines entsprechenden Spaltenleitungs-Steuerimpulses 127. Demgemäss ist der Kondensator Cl mit Ausnahme des Ausleseintervalls für die ersten und dritten Einrichtungen jeder Zeile nach Masse kurzgeschlossen. Der Kondensator C2 ist ebenfalls nach Masse kursgeschlossen "mit Ausnahme des Zeitraums des Ausleseintervalls für die zweite und vierte

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Einrichtung jeder Zeile. Beim Auftreten eines Spalten-Steuerimpulses werden ein Paar der obenerwähnten Stromimpulse erzeugt, welche durch die Kondensatoren Cl und C2 integriert werden und zu einem entsprechenden Ausgangsimpuls mit zwei Stufungswerten führen, wobei die erste Stufe der Ladung des ersten Stromimpulses und die zweite Stufe der Ladung des ersten Stromimpulses, vermindert um die Ladung des zweiten Stromimpulses_; entspricht. Das Ausgangssignal über dem Kondensator Cl ist in der Kurve nach Figur 8 L gezeigt, in der jeder der Impulse 145 mit zwei Stufen eine erste Stufe 146 und eine zweite Stufe 147 besitzt, wobei diese jeweils einem entsprechenden Paar von Impulsen nach Figur 8 K entsprechen. Im Falle des ersten und vierten Impulses der Figur 8 L ist die zweite Stufe Null und zeigt, dass in den entsprechenden Einrichtungen keine durch Strahlung erzeugte Ladung gespeichert war. Das Ausgangssignal über dem Kondensator C2 ist in der Kurve nach Figur 8 N gezeigt.

Das über dem Integrations-Kondensator Cl erscheinende Ausgangssignal wird einem ersten Video-Kanal zugeführt, der einen Differentialverstärker 151 und eine Schaltung zur Messwertentnahme und zur Verriegelung (sample and holdjcircuit) enthält, um ein erstes Video-Ausgangssignal zu erzeugen. Die Schaltung zur Messwertentnahme und Verriegelung enthält einen Transistor 152 mit einer Anode 153» einer Kathode 154 und einem Gitter 155 und einen Kondensator C3. Der Stromweg von der Kathode zur Anode für den Transistor 152 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers 151 und einen Anschluss 157 des Kondensators C3 geschaltet, dessen anderer Anschluss mit Masse verbunden ist. Das Gitter 155 ist mit dem Messwertentnahme-Impulsgenerator 158 verbunden, welcher durch den Schaltungsblock 126 für Taktgabe und Steuerung gesteuert wird und eine Folge von Messwertentnahme-Impulsen l6o liefert, wie sie in der Kurve nach Figur 8 O dargestellt sind. Jeder der Impulse 160 besitzt eine kurze Dauer und die Impulse besitzen einen gleichen zeitlichen Abstand in der Kurve. Sin Messwertentnahme-Impuls tritt bei jedem zweiten Ta_ktimpuls für die Y-Achse auf. Jeder der Impulse 16O besitzt eine soehe Phasenlage, dass er während des Auftretens des rückwärtigen Teils oder zweiten Pegelwertes oder Stu-

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fenwertes der Video-Impulse mit zwei Stufen nach Figur 8L auftritt, die am Integrationskondensator C 1 auftreten. Während der Messwertentnahme-Intervalle wird der Transistor 152 eingeschaltet, so dass er eine Aufladung des Kondensators C 3 auf eine Spannung entsprechend der Spannung 158 der zweiten Stufen der Impulse 145 der Figur 8 L gestattet. Es wird daher ein erstes Video-Signal l6l gemäs8 der Figur 8 O am Anschluss 157 erhalten, in dem das Signal sich im Messwertentnahme-Intervail von einem Video-Wert auf einen anderen gemäss der Spannung auf dem Integrationskondensator C 1 während dieses Intervalls ändert.

In ähnlicher Weise wird das über dem Integrationskondensator C 2 erscheinende Ausgangssignal einem zweiten Video-Kanal zugeführt,, der einen Differentialverstärker 163 und eine Schaltung für Messwertentnahme und Verriegelung enthält, um auf diese Weise ein zweites· Vi de o-Aus gangs signal zu erhalten. Die Schaltung für Messwertentnahme und Verriegelung enthält einen Transistor 164 mit einer Anode I65, einer Kathode I66 und einem Gitter I67 und einen Kondensator C 4. Der Stromleitungsweg zwischen Kathode und Anode im Transistor 164 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers I63 und einen Anschluss I68 des Kondensators C 4 geschaltet, dessen andere Elektrode mit Masse verbunden ist. Das Gitter I67 ist mit dem Generator 158 für den Messwertentnahme-Impuls verbunden. Während des Messwertentnahme-Intervalls der Impulse I60 wird der Transistor 164 eingeschaltet, so dass er eine Aufladung des Kondensators C 4 auf eine Spannung gestattet, welche den zweiten Stufenwerten der Impulse nach Figur 8 N entspricht. Daher wird am Anschluss 168 ein zweites Video-Signal I69 nach der Darstellung in Figur 8 O erhalten, wobei sich das Signal von einem Video-Pegelwert auf einen anderen während des Messwert-Intervalls gemäss der Spannung auf dem Integrationskondensator C 4 während des Messwertentnahme-Intervalls ändert.

Die Video-Ausgangssignale, welche an den Anschlüssen 157 und I68 des ersten und zweiten Video-Kanals erscheinen, können getrennt weiterverarbeitet und verwendet werden oder sie können durch

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Multiplexverfahren zu einem zusammengesetzten Video-Signal umgeformt werden.

Die ersten und zweiten an den Anschlüssen 157 und 168 erhaltenen Video-Signale werden durch eine Multiplex-Schaltung 170 zur Erhaltung eines zusammengesetzten Video-Signals verarbeitet und durch den Verstärker I7I verstärkt. Die Multiplex-Schaltung enthält ein Paar von Transistoren 172 und 173 und einen Multiplex-Impulsgenerat or 17¹*· Der Stromweg zwischen Kathode und Anode im Transistor 172 ist zwischen den Anschluss 157 und den Eingang des Verstärkers 171 geschaltet. Der Stromleitungsweg von Kathode nach Anode im Transistor 17** ist zwischen den Anschluss I68 und den Eingang des Verstärkers I7I geschaltet. Der Multiplex-Generator 17^ wird durch den Block 126 gesteuert und erzeugt die in den Figuren 8 S und 8 T gezeigten Multiplex-Impulse. Die Impulse nach Figur 8 S werden der Gitter-Elektrode des Transistors 172 und die Impulse nach Figur 8 T der Gitter-Elektrode des Transistors 17¹* zugeführt. Wenn eines der Multiplex-Impulssignale den Transistor 172 gemäss der Darstellung in Figur 8 S einschaltet, dann erscheint ein Segment des Video-Signals der Figur 8 Q am Eingang des Verstärkers I7I, In gleicher Weise erscheint ein Segment des Video-Signals der Figur 8 R am Eingang des Verstärkers 171j wenn ein anderes Multiplex-Signal den Transistor 17^ durch Gitter-Steuerung gemäß der Darstellung in Figur 8 T einschaltet. Das zusammengesetzte Ausgangssignal als Ergebnis der Multiplex-Operation an den Video-Signalen Nr. 1 und dem Video-Signal Nr. 2 erscheint in Figur 8 U.

Es ist leicht ersichtlich, dass für den Fall, dass drei getrennte Video-Ausgangssignale von dem Gerät nach Figur 7 erwünscht sind, die Spaltenleiter-Leitungen in aufeinanderfolgenden Sätzen angeordnet werden, wobei jeder Satz dann drei aufeinanderfolgend bezifferte Leiterleitungen enthält. In diesem Falle würde dann ein dritter Integrationskondensator und ein dritter Video-Kanal vorgesehen. Andere dann in dem System notwendige Änderungen können leicht gemäss der Beschreibung des Zwei-Kanalsystems ausgeführt werden. In ähnlicher Weise kann auch gewünschtenfalls eine grössere

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Anzahl von Kanälen vorgesehen werden. Es ist weiterhin ersichtlich, daß zur Erfassung des Stromflusses in jeder der Steuerleitungen ein einziger Integrationskondensator vorgesehen werden kann.

Ein Vorteil des im Zusammenhang mit Figur 7 beschriebenen Gerätes besteht darin, dass das Substrat auf einem festen Potential oder geerdet gehalten wird. Dies ermöglicht die Ausbildung von Hilfskreisen und Elementen, beispielsweise des Zeilen-Schiebe.registers

und des Spalten-Schieberegisters, .

auf dem gleichen Substrat des Halbleitermaterials, das auch für die Empfängerelemente der Anordnung verwendet wird, und diese können betrieben werden, ohne dass eine weitere Isolation zur Beseitigung von Rauschen, übersprechen oder parasitärer Kapazität erforderlich ist. In der bestimmten Anordnung, wie sie in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung Nr. P 2 331 093 beschrieben wird und in welcher das Substrat periodisch ungeerdet oder mit gleitendem Potential ausgestattet ist zwecks Erfassung der an einem bestimmten Speicherplatz gespeicherten Ladung, wird ein unerwünschtes übersprechen auf dem Signal der bestimmten gerade ausgelesenen Einrichtung dadurch erzeugt, dass durch Photonen erzeugte Ströme zu anderen Plätzen oder Einrichtungen während der Periode der Auslesung aus einer bestimmten Einrichtung bei gleitendem Potential fliessen. In der Anordnung nach Figur 7 geht in das Signal des Platzes oder der ausgelesenen Einrichtung nur der durch Photonen erzeugte Aufladestrom ein, welcher auf die Spalte der adressierten Einrichtung zurückzuführen ist. Ein besonderer Vorteil der Erfassung von Strom in der Steuerleitung infolge der Ladungsinjektion besteht darin, dass die Streukapazität aller anderen Steuerleitungen aus der Messschaltung herausgenommen ist und demgemäss die integrierende Kapazität klein genug gestaltet werden kann, besonders im Falle einer Anordnung mit einer grossen Zahl von Einrichtungen, um die erwünschte Signalamplitude zu erhalten. Die Messwerterfassung in der Steuerleitung macht es auch noch möglich, die Steuerleitungen der Anordnung in einer Vielzahl von fortlaufend numerierten Sätzen anzuordnen, wobei jeder Satz die gleiche Zahl von fortlaufend numerierten Leitungen besitzt, um die Einrichtungen

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eines Satzes in einer bestimmten Zeile gleichzeitig zu adressieren oder abzufragen. Daher kann eine Anzahl von Ausgangssignalen erhalten werden, welche der Anzahl der Leitungen in einem Satz entspricht. Die AusgangssignaIe können durch ein Multiplex-Verfahren zur Erzielung eines zusammengesetzten Ausgangssignals weiterverarbeitet werden. Die Abmessung der Anordnung und damit die Zahl der in ihr enthaltenen Einrichtungen kann bei dieser Anordnung wesentlich vergrössert werden, ohne die Adressiergeschwindigkeit für einen einzelnen Platz zu vergrössern.

Das Gerät nach Figur 7 kann leicht dazu benutzt werden, eine Vielzahl von ineinandergesehalteten Video-Signalen zu erzeugen, die jeweils ein anderes Farbfeld darstellen. Die für diese Betriebsart an dem Gerät vorzunehmenden Erweiterungen enthalten ein erstes Farbfilter zum Durchlass einer Strahlung, die beispielsweise der Farbe Blau entspricht, überdeckt alle Einrichtungen,welche mit den Spaltenleitungen Nr. 1 von allen Sätzen verbunden sind. Ein zweites Filter zum Durchlass der Strahlung einer anderen Farbe, beispielsweise Rot, überdeckt dann alle Einrichtungen der Anordnung, welche mit den Spaltenleitungen Nr. 2 aller Sätze der Anordnung verbunden sind. Die Filter können mechanisch an der Anordnung 50 nach Figur 3 angebracht werden oder können dort nach an sich bekannten Verfahren gebildet werden. Beispielsweise können durch Dünnschicht-Filmverfahren Interferenzfilter für selektive Wellenlängen gebildet werden, wobei dann mehrfache Schichten mit geeigneter Dicke und dielektrischer Konstante auf einem Substrat aufgebracht werden. Für die vorliegende Anordnung können solche Schichten unmittelbar auf dem Plättchen oder Substrat durch eine Aperturmaske aufgebracht werden, welche die räumlichen Abmessungen jedes Filters definiert. Die Lage der Ecken des ersten Filters an den Einrichtungen, welche mit der Spaltenleitung Y^ verbunden sind, ist durch die Punkte a^, b^, c. und d₁ angedeutet und die Lage der Ecken des zweiten Filters auf den Einrichtungen, die mit derjSpaltenleitung Y₂ verbunden sind, ist durch die Punkte a₂, bp, C₂ und dp angedeutet. Die Filter werden dann in ähnlicher Weise über den Einrichtungen angebracht, welche mit den Spalten-

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leitungen Y-, und Y₁, verbunden sind. Die Filter können selbstverständlich Filter zum Durchlass der nicht sichtbaren Strahlung und auch der sichtbaren Bereiche der Strahlung sein.

Für ein Drei-Farbensystem wird man die Spaltenleitungen der Anordnung in Sätzen zusammenfassen, die jeweils drei Spaltenleitungen enthalten. Ein erstes Farbfilter zum Durchlass der Strahlung für eine Farbe, beispielsweise Rot, wird dann über allen Anordnungen angebracht, welche mit den Spaltenleitungen Nr. 1 aller Sätze verbunden sind. Ein zweites Filter zum Durchlass der Strahlung entsprechend einer anderen Farbe, beispielsweise Grün, wird über allen Einrichtungen der Anordnung angebracht, die mit den Spaltenleitungen Nr. 2 aller Sätze verbunden sind. Ein drittes Filter zum' Durchlass der Strahlung entsprechend einer dritten Farbe, beispielsweise Blau, wird über allen Einrichtungen der Anordnung angebracht, welche mit den Spaltenleitungen Nr. 3 aller Sätze verbunden sind.

Vorstehend wurde eine Betriebsart des Gerätes nach Figur 7 beschrieben, bei der die Spaltenleitungen eines Satzes gleichzeitig angesteuert werden, um eine Injektion der Ladung der durch diese gesteuerten Einrichtungen zu bewirken. Selbstverständlich können auch die Spaltenleitungen eines Satzes in Sequenz angesteuert werden. Beispielsweise werden dann bei einem Drei-Farbsystem, in dem drei Spaltenleitungen in jedem Satz vorgesehen sind, die Spaltenleitungen Nr. 1 der Sätze zur Auslesung während des ersten Abtastfeldes adressiert, die Spaltenleitungen Nr. 2 der Sätze werden zur Auslesung während des zweiten Abtastfeldes adressiert und die Spaltenleitungen Nr. 3 der Sätze werden dann für die Auslesung während des dritten Abtastfeldes adressiert. Die auf diese Weise erhaltenen drei Video-Signale ergeben dann bei Zuführung zu einer geeigneten Sichtwiedergabe-Einrichtung ein verschachteltes Muster in dem reproduzierten Farbbild.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 9, die eine weitere Art der Integration des Stromflusses in der Steuerleitung der Ein-

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richtung nach Figur 1 A zeigt. Die Elemente der Einrichtung und Schaltung nach Figur 9, die identisch sind mit den Elementen und Schaltungselementen der Einrichtung nach 1 A, werden in gleicher Weise bezeichnet. In dieser Anordnung nach Figur 9 ist ein Stromtransformator 18O vorgesehen, dessen Primärwicklung zwischen die Platte 15 und den Treiber oder Steuerteil 2k geschaltet ist. Ein hoher Widerstand 181 ist über die Sekundärwicklung des Transformators geschaltet. Es ist weiterhin ein Ladungsdetektor vorgesehen, der einen konventionellen Verstärker 182 mit hoher Impedanz und eine konventionelle Integrationsschaltung 183 enthält. Die Integrationsschaltung enthält einen Widerstand 185 und einen Kondensator 186 in Reihenschaltung und einen konventionellen Rechenverstärker I87, welcher über den Kondensator geschaltet ist. Ein Rückstellschalter 25 ist über den Ausgangskondensator I86 geschaltet. Die Sequenz der Arbeitsschritte, wie sie in den Figuren 1 A bis 1 D für die dort offenbarte Messschaltung oder Empfängerschaltung beschrieben ist, ist identisch mit der Sequenz der Arbeitsschritte der Schaltung nach Figur 9 und ist am besten verständlich aus den Wellenformen der Figuren 10 A bis 10 C, die in ihrer Form identisch sind den Wellenformen nach den Figuren 2 A bis 2 C. Die Figur 10 A zeigt die Wellenform am Ausgang des Steuer-oder Speiseteils 24. Die Figur 10 B zeigt die Wellenform des Stromflusses in der Primärwicklung des Transformators I80. Die Figur 10 C zeigt die Wellenform der Spannung über dem Kondensator 186 des Integrators I83. Selbstverständlich zeigen die Figuren 10 A bis 10 C die Arbeitsweise für die beiden gleichen Verhältnisse der Ladungsspeicherung in der Einrichtung wie in den Figuren 1 A bis 1 C, d.h. für einen Zustand, in dem keine durch Strahlung erzeugte Ladung gespeichert wurde und den anderen Zustand, in dem eine durch Strahlung erzeugte Ladung gespeichert wurde. Der grundsätzliche Unterschied zwischen den Schaltungen nach Figur 1 A und Figur 9 besteht darin, dass anstelle der Anordnung der integrierenden Kapazität in der Steuerleitung bei dem Messvorgang ein Stromtransformator vorgesehen ist und die Steuerspannung unmittelbar der Steuerleitung zugeführt wird.

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Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 11, die eine weitere Form der Auslesung der in der Einrichtung 10 gespeicherten Ladung zeigt. Die Elemente der Einrichtung und Schaltung nach Figur 11, die identisch sind mit den Elementen und der Schaltung nach Figur 1 A, sind in gleicher Weise bezeichnet. Der wesentliche Unterschied in der Schaltung nach Figur 11 gegenüber der Schaltung nach Figur 1 A besteht darin, dass ein Anschluss des Integrationskondensators 17 geerdet ist und dadurch die Notwendigkeit eines Differentialverstärkers zur Verstärkung der Video-Signale, welche am Inte-

erhalten werden,
grationskondensatorVvermieden wird.In dieser Schaltung ist die Steuerleitung 16 über einen ersten Einschalt- oder Gatter-Transistor 191 mit einem Anschluss des Integrationskondensators 17 verbunden, dessen anderer Anschluss geerdet ist. Die Steuerleitung 16 ist auch noch über einen zweiten Einschalt- oder Steuertransistor 192 mit dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle 193 für 15 V verbunden, deren positiver Anschluss mit dem ungeerdeten Anschluss des Integrationskondensators 17 verbunden ist. Das Steuerteil 19¹J liefert zwei ausgangeseitige Steuergrössen G₁ und Gp. Die AusgangsgrÖBse G₁ betätigt dae Gitter des ersten Transistors I9I und die Ausgangsgrösse G₂ betätigt das Gitter des zweiten Transistors 192. Der Rückstellschalter 25 ist im Nebenschluss über den Kondensator 17 geschaltet. Das Ausgangssignal wird zwischen dem ungeerdeten Anschluss des Kondensators 17 und Masse erhalten.

Die Arbeitsweise der Einrichtung und Schaltung nach Figur 11 wird nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 12 A, 12 B, 12 C, 12 D und 12 E erläutert. Die Figur 12 A zeigt die Spannung, welche auf der Steuerleitung 16 oder der Platte 15 erscheint und ist identisch mit der Wellenform, die in Figur 2 A gezeigt wird. Die Figur 12 B stellt den Fluss des Auslesestroms in der Steuerleitung 16 dar und ist in ihrer Form identisch zu dem Auslesestrom, wie er im Zusammenhang mit Figur 2 B gezeigt wird. Die Figur 12 B zeigt die Spannung, die über dem Integrationskondensator 17 erscheint und ist mit Ausnahme der Polarität identisch zur Spannungswellenform der Figur 2 C. Die Figur 12 D zeigt die Wellenform der Steuerspannung G₁, welche dem Gitter des ersten Schalt-Transistors 191

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zugeführt wird. Die Figur 12 E zeigt die Wellenform der Spannung G₂J welche dem Gitter des zweiten Transistors 192 zugeführt wird. Wie bei den Figuren 2 A bis 2 C sind zwei Zyklen der Arbeitsweise der.Einrichtung dargestellt, wobei einmal keine Ladung in der Einrichtung gespeichert wird und im anderen Falle eine Ladung in der Einrichtung gespeichert wird. Die Teile der Kurven der Figuren 12 A bis 12 C, die identisch sind mit Teilen der Kurven nach den Figuren 2 A bis 2 C, sind in gleicher Weise bezeichnet.

Um eine Auslesung der in der Abreicherungszone 22 gespeicherten Ladung zu erhalten, wird zunächst der Steuerimpuls 195 der Figur 12 D der Gitter-Elektrode des Schalt-Transistors 191 zugeführt und erdet praktisch die Steuerleitung 16 und die Platte 15 und bewirkt, dass ein Stromimpuls in den Integrationskondensator 17 hineinfliesst. Die Steuerleitung 16 wird durch Rückführung der Gitterspannung am Schalt-Transistor 191 auf Null auf den Wert von 15 Volt oder den Spannungswert für die Speicherung zurückgeführt, wobei noch ein Gitter-Impuls I96 zum zweiten Schalt-Transistor gemäss der Darstellung in Figur 12 E zugeführt wird. Diese beiden Schaltvorgänge schalten die Spannungsquelle 193 für 15 Volt auf die Leitung 16 in Reihe mit der geringen Spannung, welche auf der Integrationskapazität IT erscheint. Wie gezeigt, wird der zweite Schalt-Transistor durch den Impuls 196 über denjenigen Zeitpunkt hinaus eingeschaltet gehalten, an dem der Rückstellschalter geschlossen wird, um den Spannungswert an der Steuerleitung 16 und an der Platte 15 auf genau 15 Volt zu setzen. Durch diese Schaltvorgänge wird die Wellenform nach Figur 12 C erzeugt. Die im Zusammenhang mit den Figuren 9 und 11 beschriebene Art der Messung der Ladung kann leicht in dem Gerät nach Figur 7 ausgeführt werden.

Vorstehend wurde die Erfindung in Verbindung mit einer Anordnung beschrieben, die aus einem Substrat des Leitfähigkeitstyps N besteht. Es könnte jedoch ebensogut ein Substrat des Leitfähigkeitstyps P verwendet werden. Natürlich würden in einem solchen Falle die angelegten Potentiale in ihrer Polarität umgekehrt werden, und die Richtung des Stromflusses wäre umgekehrt.

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Vorstehend wurde die Erfindung in einer Form beschrieben, bei der das von der gesamten gespeicherten Ladung erzeugte Signal in den Hauptteil des Halbleiters bei einem festen Potential oder Massepotential injiziert wird. Das Signal kann jedoch auch aus der Injektion eines Bruchteils der Ladung erhalten werden. Weiterhin ist es nicht notwendig, dass die Ladung in den Hauptteil des Halbleiters zur Rekombination in demselben injiziert wird; es kann vielmehr lediglich die Signalladung von der Zelle abgezogen werden, so dass sie nicht beim Neuaufbau des Zellenpotentials wieder gesammelt wird.

Vorstehend wurde die Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch ersicht-lich, dass Abänderungen,wie sie vorstehend beschrieben wurden, ausgeführt werden können, ohne die Konzeption oder den Umfang der Erfindung zu verlassen.

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Claims (17)

Patentansprüche

1.1 Strahlungsempfänger-Einrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass sie umfasst:

ein Substrat (11) aus Halbleitermaterial eines Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche (13),

ein leitendes Teil (14,15), das über einem Teil einer Zone (21, 22) des Substrats (11) benachbart zur Hauptoberfläche (13) und isoliert zu derselben liegt,

eine Spannungseinrichtung (24), die in Sehaltverbindung mit dem leitenden Teil (14, 15) und dem Substrat (11) ist, zur Lieferung eines Spannungswertes zwischen dem leitenden Teil (14,15) und dem Substrat (11) zur Abreicherung des Teils an Majoritäts-1adungs t rä ge rη,

eine Einrichtung zur Belichtung des Substrats (11) durch eine Strahlung zur Speicherung der in diesem Teil erzeugten Minoritätsträger,

eine Einrichtung zur stufenweisen überführung der Spannung auf einen anderen Wert während eines Zeitintervall und zur an- -schliessenden Wiedereinstellung des gleichen Spannungswertes, eine zwischen das leitende Teil (14,15) und das Substrat (11) geschaltete Schaltungsanordnung zur Abführung der in diesem Teil gespeicherten Ladung, wobei ein Strom in der Schaltungsanordnung fliesst,

wobei diese Schaltungsanordnung Einrichtungen (17) zur Erzeugung eines Signals als Integral des Stromflusses enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaltungsanordnung einen Integrationskondensator (17) enthält, der zwischen das leitende Teil (14,15) und die Spannungseinrichtung (24) geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaltungseinrichtung einen Integrationskondensator (17) enthält, bei dem eine Elektrode mit dem

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Substrat (11) und die andere Elektrode mit der Spannungseinrichtung (24) verbunden ist,

4. Einrichtung nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet , dass die Spannungseinrichtung eine Spannungsquelle (193) für einen Spannungswert besitzt, bei der ein Anschluss mit der anderen Elektrode des integrierenden Kondensators und dem leitenden Teil (14,15) über eine erste Schaltereinrichtung (191) verbunden ist und ein weiterer Anschluss mit dem leitenden Teil (14,15) über eine zweite Schaltereinrichtung (192) verbunden ist,

wobei Einrichtungen zur Einschaltung der ersten Schaltereinrichtung vorhanden sind, wenn das leitende Teil (1*1,15) in seiner Spannung auf den anderen Wert abgesenkt wird und zur Sperrung der ersten Schaltereinrichtung (191) nach diesem Zeitraum, sowie zur Einschaltung der zweiten Schaltereinrichtung (192) zur Verbindung der Spannungsquelle (195) mit der Schaltung zur Rückführung des leitenden Teils (14,15) auf praktisch den ersten Spannungswert.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaltungseinrichtung einen Strom-Transformator(180)besitzt, dessen Primärwicklung in dem Stromleitungsweg enthalten ist.

6. Anordnung_; gekennzeichnet durch:

ein Substrat (55) aus Halbleitermaterial eines Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche,

eine Vielzahl von ersten leitenden Platten (61), die jeweils isoliert über dieser Hauptoberfläche liegen und einen ersten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter mit dem Substrat (55) bilden,

eine Vielzahl von zweiten leitenden Platten (62), die jeweils benachbart zu einer ersten leitenden Platte (6l) angeordnet sind zur Bildung einer Vielzahl von Plattenpaaren, wobei die Paare der Platten in einer Matrix von Zeilen und Spalten ange-

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ordnet sind und jede der zweiten leitenden Platten (62) isoliert über der Hauptoberfläche liegt, mit dem Substrat (55) einen zweiten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter bildet und mit einem entsprechenden ersten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter gekoppelt ist,

eine Vielzahl von Spaltenleiter-Leitungen (Y₁ bis Yh), wobei die zweiten leitenden Platten (62) in jeder Spalte mit einer entsprechenden Spaltenleiter-Leitung verbunden sind, eine Vielzahl von Zeilenleiter-Leitungen (X₁ bis Xh), wobei die ersten leitenden Platten (61) in jeder Zeile mit einer entsprechenden Zeilenleiter-Leitung verbunden sind, eine erste Spannungseinrichtung (86), zur Erzeugung einer ersten Spannung zwischen den Zeilenleiter-Leitungen und dem Substrat (55) zur Abreicherung entsprechender erster darunterliegender Teile des Substrats an Majoritätsladungsträgern, eine zweite Spannungseinrichtung, welche in die Schaltung zwischen den Spaltenleiter-Leitungen und das Substrat zur Einstellung einer zweiten Spannung zwischen den Spaltenleiter-Leitungen und dem Substrat und zur Abreicherung entsprechender darunterliegender Teile des Substrats an Majoritätsladungsträgern eingefügt ist, wobei das Substrat (55) auf einem festen Potential bezüglich der zweiten Spannungseinrichtung bleibt, sowie Einrichtungen zur Belichtung des Substrats mit Strahlung und zur Speicherung der Ladung in den ersten und zweiten Teilen des Substrats,

erste Einrichtungen zum Abbau und zum Wiederaufbau der ersten Spannung auf jeder der Zeilenleiter-Leitungen in Sequenz während einer ersten Zeitperiode,

zweite Einrichtungen zum Abbau und zum Wiederaufbau der zweiten Spannung auf jeder der Spaltenleiter-Leitungen in Sequenz während einer entsprechenden zweiten Zeitperiode, die kürzer ist als die erste Zeitperiode, wobei jeder dieser zweiten'Zeitperioden in der ersten Zeitperiode enthalten ist, Schaltungseinrichtungen, welche in Sequenz zwischen jede der Spaltenleiter-Leitungen und das Substrat während einer entsprechenden zweiten Periode geschaltet sind, wodurch die in je-

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dem der zweiten Halbleiter-Kondensatoren gespeicherte Ladung aus den entsprechenden zweiten Kondensatoren in Sequenz ausgetrieben ist und ein entsprechender Strom in der Schaltungseinrichtung fliesst,

wobei die Schaltungseinrichtung noch Einrichtungen zur Erzeugung aufeinanderfolgender Ausgangssignale enthält, die jeweils ein Integral eines entsprechenden Stromflusses darstellen.

7. Anordnung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Schal—tungseinrichtungen einen Integrationskondensator enthalten, der zwischen das leitende Teil und die Spannungseinrichtung geschaltet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaltungseinrichtung einen Stromtransformator (180) in dem Stromweg enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass sie Einrichtungen zur aufeinanderfolgenden Messung der Ausgangssignale und der Erzugung eines zeitlich variablen elektrischen Ausgangssignals gemäss der Änderungen der Aplitude der Messwerte enthält.

10. Anordnung, gekennzeichnet durch: ein Substrat aus Halbleitermaterial eines Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche,

eine Vielzahl von ersten leitenden Platten, die jeweils isoliert über dieser Hauptoberfläche liegen und mit dem Substrat einen ersten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter bilden, eine Vielzahl von zweiten leitenden Platten, die jeweils einer entsprechenden ersten leitenden Platte zur Bildung einer Vielzahl von Plattenpaaren benachbart sind, wobei diese Plattenpaare in einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet sind und jede der zweiten leitenden Platten isoliert über der Hauptoberfläche liegt und mit dem Substrat einen zweiten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halbleiter bildet, der jeweils an einen entsprechenden ersten Kondensator aus Leiter-Isolator-Halb-

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leiter gekoppelt ist,

eine Vielzahl von Spaltenleiter-Leitungen, wobei die zweiten leitenden Platten in jeder Spalte mit einer entsprechenden Spaltenleiter-Leitung verbunden sind und die Spaltenleiter-Leitungen in einer Vielzahl von fortlaufend numerierten Sätzen angeordnet sind und jeder Satz die gleiche Zahl von fortlaufend numerierten Leitungen enthält, und noch eine Vielzahl von fortlaufend numerierten Anschlüssen mit gleicher Anzahl wie die Anzahl der Sätze vorgesehen sind und jede Spaltenleitung durch einen entsprechenden Spaltenschalter mit einem entsprechend numerierten Anschluss verbunden ist, eine Vielzahl von Zeilenleiter-Leitungen, wobei die ersten leitenden Platten in jeder der Zeilen mit einer entsprechenden Zeilenleiter-Leitung verbunden ist, eine erste Spannungseinrichtung zur Zuführung einer ersten Spannung zwischen den Zeilenleiter-Leitungen und dem Substrat zur Abreicherung entsprechender erster darunterliegender Teile des Substrats an Majoritätsträgern, eine zweite Spannungseinrichtung in dem Schaltungskreis zwischen jedem Satz der Spaltenleiter-Leitu—ngen und dem Substrat zur Lieferung einer ersten Spannung zwischen den Spaltenleiter-Leitungen und dem Substrat zur Abreicherung entsprechender darunterliegender zweiter Teile des Substrats an Majoritätsladungsträgern, wobei das Subtrat auf einem festen Potential im Bezug zur zweiten Spannungseinrichtung liegt, sowie Einrichtungen zur Belichtung des Subtrats durch Strahlung und zur Speicherung der Ladung in den ersten und zweiten Teilen des Substrats,

eine erste Einrichtung zum Abbau und zum Wiederaufbau der ersten Spannung auf jeder der Zeilenleiter-Leitungen in Sequenz während einer entsprechenden ersten Zeitperiode, Einrichtungen zur Betätigung der Spaltenschalter jedes Satzes während einer entsprechenden zweiten Zeitperiode und zur Verbindung der Spaltenleitungen jedes Satzes nacheinander mit den Anschlüssen,

eine Vielzahl von Schaltungseinrichtungen, die jeweils zwischen einen entsprechenden Anschluss und die zweite Spannungsein-

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richtung geschaltet sind,

zweite Einrichtungen zum Abbau und Wiederaufbau der zweiten Spannung auf den Anschlüssen während der zweiten Zeitperioden und zum gleichzeitigen Austreiben der in den zweiten Halbleiter-Kondensatoren jedes Satzes gespeicherten Ladung aus den entsprechenden zweiten Kondensatoren und zur Erzeugung eines gleichzeitigen Stromflusses in jeder der Schaltungseinrichtungen,

wobei jede der Schaltungseinrichtungen Einrichtungen zur zeitlichen Integration der Stromflüsse und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals von in Sequenz auftretenden Spannungswerten besitzt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen zur nacheinanderfolgenden Messwertentnahme der Spannungswerte an den Ausgängen zur Erzeugung eines entsprechenden zeitlich variablen Video-Signals gemäß der Änderungen der Amplitude der Messwerte enthält.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass Einrichtungen zur Multiplex-Verarbeitung der Ausganssignale zur Erzeugung eines zusammengesetzten Ausganssignals vorgesehen sind.

13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass jeder der Sätze von Spaltenleitungen aus zwei Spaltenleitungen besteht.

14. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass jeder der Sätze von Spaltenleitungen aus drei Spaltenleitungen besteht.

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Halbleiter-

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Kondensatoren der ungeradzahligen Spalten zur Aufnahme von Strahlung in einem Wellenlängenbereich und die geradzahligen f Spalten der ersten und zweiten Halbleiter-Kondensatoren zur .Aufnahme von Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich eingerichtet sind.

16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass die der ersten Spaltenleitung jedes Satzes zugeordneten ersten und zweiten Halbleiter-Kondensatoren mit ersten Filtern ausgestattet sind, welche die Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich durchlassen, und die ersten und zweiten Halbleiter-Kondensatoren, welche der zweiten Spaltenleitung jedes Satzes zugeordnet sind, mit zweiten Filtern ausgestattet sind, welche Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich durchlassen und die ersten und zweiten Halbleiter-Kondensatoren, welche der dritten Spaltenleitung jedes Satzes zugeordnet sind, mit dritten Filtern ausgestattet sind, welche Strahlung in einem dritten Wellenlängenbereich durchlassen.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Filter solche Filter sind, welche jeweils Wellenlängen des Lichtes entsprechend einer der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau durchlassen.

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