DE2543615A1 - Regenerierstufe fuer ladungsverschiebeanordnungen - Google Patents

Regenerierstufe fuer ladungsverschiebeanordnungen

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DE2543615A1
DE2543615A1 DE19752543615 DE2543615A DE2543615A1 DE 2543615 A1 DE2543615 A1 DE 2543615A1 DE 19752543615 DE19752543615 DE 19752543615 DE 2543615 A DE2543615 A DE 2543615A DE 2543615 A1 DE2543615 A1 DE 2543615A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den 26.9.1975
Berlin und München }. Witteisbacherplatz
VPA 75 ρ 7184 BRD
Regenerierstufe für LadungsverSchiebeanordnungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stufe für Ladungsverschiebeanordnungen nach dem Charge-Coupled-Device-Prinzip nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Für CCD-LadungsverSchiebeanordnungen werden Regenerier stuf en benötigt, die die kleinen Spannungsdifferenzen,, die am Ausgang einer CCD-Stufe entstehen, eindeutig bewerten können. Bekannte derartige Regenerierstufen für CCD-Anordnungen sind sehr empfindlich auf Änderungen der Versorgungsspannung und Einsatzspannungen. Ein Nachteil dieser Schaltungen besteht darin, daß die Versorgungsspannungen stets neu einjustiert werden müssen und daß ein stabiler Betrieb deshalb schwer möglich ist.
Ein weiteres Problem der herkömmlichen Regenerierschaltungen stellt die Grundladungseingabe, die zur Erzielung kleiner Verluste notwendig ist, dar. Bei bekannten Schaltungen wird die Grundladung durch kurzes Öffnen eines Steuergates am Eingang eingegeben. Der Impuls auf dieses Steuergate muß aber bezüglich Zeitdauer und Amplitude genau justiert sein. Insbesondere bei CCD-Anordnungen mit vielen Regenerierstufen schließen solche Einstellarbeiten einen praktischen Betrieb aus.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Regenerierstufe anzugeben, bei der die oben geschilderten Nachteile vermieden sind.
Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits erwähnte Regenerierstufe für Ladungsverschiebeanordnungen nach dem Charge-Coupled-Device-Prinzip gelöst, die durch die in dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.
VPA 75 E 7090-vP 17 Htr
VPA 75 E 7102 7 0 9 81 4 / 0 4 9 0
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Regenerierstufe besteht darin, daß sie unabhängig von Einsatzspannungsschwankungen bei verschiedenen Scheiben und verschiedenen Chips einer Scheibe ist. Durch die Anordnung der Referenzspannungsquelle ganz nah bei den Schleifen ist eine vollständige Kompensation der EinsatzspannungsSchwankung möglich.
Vorteilhafterweise sind bei der Erfindung sämtliche Elektroden in einer Reihe angeordnet, so daß die Schaltungen dicht nebeneinander angeordnet werden können. Daraus ergibt sich ein kleiner Flächenbedarf.
Vorteilhafterweise gestattet die erfindungsgemäße Regenerierstufe eine definierte Ladungseingabe zur Signalherstellung. Dabei besteht nicht die Gefahr, daß zuviel Ladung eingegeben wird. Vor- und Nachläufer aufgrund dieses Effektes können vorteilhafterweise nicht entstehen.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Anordnung wie ein CCD ohne zwischengeschaltete Diffusionsgebiete aufgebaut, wodurch parasitäre Kapazitäten weitgehend vermieden werden. Dies hat zur Folge, daß die Schaltung nach der Erfindung schneller ist als bekannte Schaltungen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Problem der Eingabe einer definierten Grundladung durch die erfindungsgemäße Regenerierstufe gelöst ist.
Die Grundladung wird simultan mit dem Signal eingegeben, weshalb die erfindungsgemäße Regenerierstufe sehr schnell arbeitet.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Regenerierstufe anhand der Beschreibung und der Figuren näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt in scheraatischer Darstellung die Eingangsstufe einer erfindungsgemäßen Regenerierstufe mit Grundladungsüber-
VPA 75 E 7090
VPA 75 E 71O2 7098-14/0490
tragung.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen die Oberflächenpotentiale beim Betrieb der Stufe nach der Figur 1 als Regenerierstufe.
Die Figuren 7 bis 10 zeigen die Oberflächenpotentiale beim Betrieb der Stufe nach der Figur 1 als Differenzverstärker.
Die Figuren 11 bis 14 zeigen das Taktprogramm für die Betriebsweise nach den Figuren 7 bis 10.
Die Figuren 15 bis 17 zeigen die Oberflächenpotentiale bei einem weiteren Betrieb als Stufe nach der Figur 1 als Differenzverstärker.
Die Figuren 18 bis 21 zeigen das Taktprogramm für die Betriebsweise nach den Figuren 15 bis 17.
Die Figur 22 zeigt eine Zusammenschaltung einer CCD-Ausgangsstufe und der erfindungsgemäßen Regenerierschaltung.
Die Figur 23 zeigt das Layout einer erfindungsgemäßen Stufe mit Grundladungsübertragung.
In der Figur 1 ist die Eingangsstufe einer erfindungsgemäßen Regenerierschaltung mit Grundladung dargestellt. An diese Eingangsstufe schließt sich beispielsweise eine Zweiphasen-CCD-Anordung 3 an. Vorzugsweise sind sowohl die Eingangsstufe als auch das Zweiphasen-CCD 3 auf einem Substrat 1 aus halbleitendem Material aus Silizium angeordnet. Auf diesem.Substrat 1 ist die elektrisch isolierende Schicht 2, diö vorzugsweise aus SiO2 besteht, aufgebracht. Auf der elektrisch isolierenden Schicht 2 sind in bekannter Weise die Elektroden der ersten Ebene des an sich bekannten Zweiphasen-CCDs 3 angeordnet. Dabei sind die Elektroden der ersten Ebene der CCD-Anordnung 3 mit 41 bis 44 und die Elektroden der zweiten Ebene mit 51 bis 54 bezeichnet. Jeweils eine Elektrode der zweiten Ebene ist in an sich bekannter Weise mit einer be-
iVPA 75 E 7090 ;
VPA 75 E 7102 7098U/0AÄ0 »'
nachbarten Elektrode der ersten Ebene elektrisch verbunden.
Die erfindungsgemäße Eingangsstufe 31 besteht aus einem Eingangsdiffusionsgebiet 9, einer daneben angeordneten Elektrode 7 zum Anlegen der Signal spannung V_._ , aus dem Ausgangs-CCD, einer
sig
großflächigen Elektrode 6, die neben der Elektrode 7 angeordnet ist und nebeneinander angeordneten Elektroden 8, 10 und 11. Beispielsweise handelt es sich bei den Elektroden 7, 8 und 11 um Elektroden der ersten Ebene und bei den Elektroden..6 und 10 um Elektroden der zweiten Ebene.
Infolge selbstjustierter Diffusion mittels der Elektrode 7 werden vorteilhafterweise parasitäre Kapazitäten zwischen dem Diffusionsgebiet 9 und der Elektrode 7 vermieden.
An der Elektrode 6 der Eingangsstufe liegt immer eine Gleichspannung U an, die stets größer ist als die Spannung an den benachbarten Elektroden 7 und 8. Neben der Elektrode 7 ist in aus der Figur 1 ersichtlichen Weise in dem Substrat 1 das Diffusionsgebiet 9, das zu dem Substrat 1 gegendotiert ist, angeordnet.
In den Figuren 2 bis 6 sind die Oberflächenpotentiale, die unter den einzelnen Elektroden der Eingangsstufe 31 und der CCD-Anordnung 3 für einen ersten Betriebsfall anzutreffen sind, dargestellt. Zu dem Zeitpunkt t,. (Figur 2) ist das Oberflächenpotential γAQ unter der Elektrode 10, die neben der Elektrode 8 angeordnet ist, etwas größer als das Oberflächenpotential ^r q unter der Elektrode 8. Zum Zeitpunkt t^ wird das in der Figur 2 schraffierte Gebiet mit Ladung aus dem Diffusionsgebiet 9 gefüllt, so daß alle Potentialtöpfe aufgefüllt werden. Zu diesem Zweck wird an das Diffusionsgebiet 9 das Potential ^q angelegt. Anschließend wird von der vorangehenden CCD-Anordnung, die in der Figur 1 nicht.dargestellt ist, ein Signal V0V an die Elektrode 7 gegeben. Stellt •dieses Signal eine digitale "1" dar, so erhöht sich das Oberrflächenpotential *Κΐ/' unter der Elektrode 7 und steigt über das Oberflächenpotentiai'Vo der Elektrode 8, an der eine Referenz-
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spannung U f anliegt, an. Stellt das Signal an der Elektrode 7 ' eine digitale "0" dar,· so steigt das Potential^« unter der Elektrode 7 nicht über das Oberflächenpotential ^8 der Elektrode an.
Zum Zeitpunkt t~ (Figur 3) wird durch Erhöhen der Spannung am Eingangsdiffusionsgebiet 9 die überschüssige Ladung entfernt. Das Oberflächenpotential stellt sich, wenn eine digitale 11O" vorausging, entsprechend der in der Figur 3 durchgezogenen Linie und bei einer digitalen "1" entsprechend der darüber angeordneten strich-punktierten Linie ein. Die Ladung unter der Elektrode stellt die Grundladung dar, die in jedem Fall übertragen wird.
Zum Zeitpunkt t^, (Figur 4) wird die Spannung unter der Elektrode 11 angesenkt, so daß sich ein zusätzlicher Potentialtopf unter dieser Elektrode ergibt. In diesen fließt die Grundladung die zuvor unter der Elektrode 10 vorhanden war und, wenn eine digitale "1" übertragen wurde, zusätzlich soviel Ladung, daß das Oberflächenpotential unter den Elektroden 6, 8, 10 und 11 gleich ist.
Anschließend wird zum Zeitpunkt t^ (Figur 5) die Spannung der Elektrode 8 verringert und damit die Ladung unter den Elektroden 10 urid 11 abgetrennt.
Zum Zeitpunkt t,- (Figur 6) wird der Takt 01 an die Elektroden und 41 angelegt. Dabei ist die Amplitude dieses Taktes so bemessen, daß sie größer ist als das Oberflächenpotential unter der Elektrode 11. Dadurch v?ird die Ladung in das CCD 3 übernommen und dort in der bekannten Weise verschoben.
Zum Zeitpunkt tg werden wieder die Potentiale nach der Figur angelegt, weshalb die Anordnung dann wieder für die nächste Ladungseingabe aufnahmobereit ist.
Durch Weglassen der Elektrode 10 kann die Anordnung der Figur ,auch ohne Grundladung betrieben werden. Dies hat zur Folge, daß
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die Elektroden 7, 6 und 8 jeweils in der anderen Ebene angeordnet sind. In diesem Fall würde dann der in den Figuren 2 bis 6 zwischen den Elektroden 8 und 11 dargestellte Potentialtopf entfallen.
Anhand der Figuren 7 bis 10 soll im folgenden eine zweite Betriebsweise der Stufe nach der Figur 1 als Differenzverstärker beschrieben werden. Dabei wird an die Elektrode 7 wieder die Signalspannung V . angelegt. Die Elektrode 6 wirkt wieder als Speicherkapazität und liegt deshalb stets an einer Gleichspannung U_ . Die Referenzspannung U » liegt an der Elektrode 8. Die Elektrode 10 dient zum Eingeben der Grundladung und die Elektrode 11 zum· Weitergeben der Ladung. Dabei gilt: ^6^7, ^8 und fTe± —
Zum Zeitpunkt t. (Figur 7) werden die Potentialmulden unter den Elektroden 7, 8 und. 10 bis zum Potential O^<-. des Eingangsdiffusionsgebietes 9 aufgeladen.
Zum Zeitpunkt to (Figur 8) ist das Signal V" . an der Elektrode
c. SJ-S
eingetroffen, danach wird die Spannung Uq des Eingangsdiffusionsgebietes 9 erhöht, so daß gilt? ^5±ρ<ζ. ^q* Dadurch wird die gesamte Überschuß la dung unter den Elektroden 7, 6,8 und 10, die das Potential der Elektrode 7 übersteigt, vom Eingangsdiffusionsgebiet 9 abgesaugt.
Jenachdem, ob zum Zeitpunkt t„ die Information "1" oder "O" eingetroffen ist, verbleibt, wie aus der Figur 8 ersichtlich ist, mehr oder weniger Ladung unter den Elektroden 6, 8 und 10. Im Falle einer binären "O" verbleibt unter der Elektrode 8 keine Ladung, wenn VBlgI1()I, = Uref ist.
Zum Zeitpunkt t, (Figur 9) wird dann mit Hilfe des Taktes U11 eine größere Spannung an die Elektrode 11 gelegt. Dadurch, kann, im Falle einer binären "0", die Grundladung, die sich unter der Elektrode 10 befand, unter die Elektrode 11 fließen. Im Falle einer binären "1" fließt zusätzlich noch weitere Ladung von den
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Elektroden 6 und 8 unter die Elektrode 11, wenn das Potential unter der Elektrode 8 größer als unter der Elektrode 7 war. Es fließt dann solange Ladung unter die Elektrode 11 bis das Oberflächenpotential unter der Elektrode 6 gleich dem OberMchenpotential unter der Elektrode 8 ist. Diese eingegebene Ladung ist dann:
Q1111, - (P8 -y7) .(C6 t C8) + (o*10 - Y8) . C10 ,
wobei:
f = Oberflächenpotential unter Elektrode η C ~ Kapazität der Elektrode η .
Für Q1,0„ gilt:
(v V> c
io ·
Da die eingegebene Ladung vom CCD aufgenommen werden muß, darf die maximal eingegebene Ladung nicht größer sein als
Qmax " ^42 " ^52' * C42 ·
Zum Zeitpunkt t^ (Figur 10) wird die übertragene Ladung vom CCD übernommen.
Die eingegebene Ladungsmenge kann durch Verändern der Kapazitäten Cg und C10 im Design den geforderten Spannungen angepaßt werden. Insbesondere gestattet die erfindungsgemäße Differenzverstärkereingangsstufe auch mit kleinen Spannungen am Eingang eine definierte Ladungseingabe sowohl von Grundladung als auch von Signalladung. In den beschriebenen Betriebsfällen 1 und 2 invertiert der erfindungsgemäße Differenzverstärkereingang nicht. Die Referenzspannung muß größer oder gleich der Signalspannung sein.
In den Figuren 11 bis 14 sind die einzelnen Takte 0,, 0', 0g und 011 für die oben geschilderte zweite Betriebsweise in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
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Eine dritte Betriebsweise der erfindungsgemäßen Stufe ist in den Figuren 15 bis 17 dargestellt. Hier wird die Referenzspannung an die Elektrode 7 gelegt und die Signal spannung an die Elektrode 8.
Zum Zeitpunkt t>j (Figur 15) werden die Elektroden 7 bis 10 von dem Diffusionsgebiet 9 aus mit Ladung überfüllt, während kurz davor oder danach die Information von der CCD-Ausgangsschaltung auf die Elektrode 8 gegeben wird. Zum Zeitpunkt t.. gilt:
Wie aus der Figur 15 ersichtlich ist, liegt entsprechend der eingetroffenen Information "1" oder "0" unterhalb der Elektrode 8 eine kleinere oder größere Potentialschwelle vor.
Zum Zeitpunkt t~ (Figur 16) wird die Überschußladung abgesaugt, bis das Oberflächenpotential unter den Elektroden 6 bis 10 gleich dem Oberflächenpotential unter der Elektrode 7 ist. Zu diesem Zweck wird das Potential J^ kleiner als das Potential 'Uy gemacht.
Zum Zeitpunkt t, (Figur 17) wird mit Hilfe des Taktes 0^1 das OberfBchenpotential der Elektrode 11 erhöht. Damit kann die Grundladung, die unter der Elektrode 10 gespeichert ist, unter die Elektrode 41 übernommen werden. War das Signal, das an die Elektrode 8 gelegt wurde eine "1", so ist das Oberflächenpotential unter der Elektrode 8 ebenso groß, wie das Referenzpotential unter der Elektrode 7 und es fließt keine zusätzliche Ladung von der Elektrode 6 zur Elektrode 41. War jedoch das Signal an der Elektrode 8 eine "0", so ist das Qberflächenpotential unter der Elektrode 8 größer und es kann Ladung von der Elektrode 6 zur Elektrode 41 überüießen. In diesem Betriebsfall invertiert der Differenzverstärkereingang. Die Referenzspannung muß kleiner oder gleich der Signalspannung sein.
In den Figuren 18 bis 21 ist das Taktprogramm für den oben beschriebenen dritten Betriebsfall dargestellt.
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In der Figur 22 ist die gesamte erfindungsgemäße Regenerierschaltung dargestellt. Dabei entspricht der rechte Teil der Schaltung der in der Figur 1 dargestellten Schaltung. Einzelheiten der Figur 22, die bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 dargestellt wurden, tragen die entsprechenden Bezugszeichen. Der linke Teil der in der Figur 22 dargestellten Schaltung besteht aus einer CCD-Stufe 122und einer daran anschließenden an sich bekannten Ausgangsstufe 121. Dabei besteht die Ausgangsstufe aus der Elektrode 12 der zweiten Ebene und den Elektroden 13 und 15 der ersten Ebene. Die Elektrode 13 schließt an die Elektrode 12 an. An die Elektrode 13 schließt das Diffusionsgebiet 14 an. Die Elektrode 15 schließt an das Diffusionsgebiet 14 an. Das Diffusionsgebiet 18 schließt an die Elektrode 15 an. Die Signalspannung wird von dem Ausgangsdiffusionsgebiet 14 abgegriffen. Zu diesem Zweck wird das Diffusionsgebiet 14 der Ausgangsstufe über die Leitung 141, die mit der Elektrode 7 der erfindungsgemäßen Regenerierstufe in Verbindung steht, verbunden. Die Funktion einer solchen Ausgangsstufe ist in der DT-OS 2 201 150 beschrieben.
Da eine Grundladung übertragen wird, kommt auch bei der Übertragung einer logischen 11O" am Ausgangsdiffusionsgebiet 14 Ladung an. Diese würde stets die Signalspannung erhöhen und damit zu einer 'Undefinierten Ladungsübertragung führen. Um diesen Effekt zu verhindern, wird ein Takt 0 an eine Koppelkapazität 142 angelegt, die in aus der Figur ersichtlichen Weise mit der Leitung verbunden ist. Durch diese Kopplung wird die Signalspannimg V- . auf einen solchen Wert vorgespannt, daß beim Eintreffen einer logischen "0" nur Grundladung von der Regenerierstufe weitergegeben wird.
Vorzugsweise invertiert die beschriebene erfindungsgemäße Regenerierstufe nicht. Da sie nur eine Differenzladung überträgt, ist sie unabhängig von Einsatzspannungen und unempfindlich gegen kleinere Schwankungen der Versorgungsspannung.
In der Figur 23 ist der Design einer erfindungsgemäßen Regenerier-
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schaltung nach der Figur 22 dargestellt. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Regenerierschaltung in einer Aluminium-Silicon-Gate-Technik aufgebaut. Einzelheiten der Figur 23, die bereits im Zusammenhang mit der Figur 22 beschrieben wurden, tragen die entsprechenden Bezugszeichen. Dabei sind durch durchgehende Linien dargestellte Flächen Aluminiumelektrqden, durch strichlierte Linien dargestellte Flächen Siliziumelektroden und durch strichpunktierte Linien dargestellte Flächen Diffusionsgebiete. Dabei sind Aluminiumleiterbahnen der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Aus der Figur 23 kann man ersehen, daß die erfindungsgemäße Regenerierschaltung nur wenig Platz benötigt.
Vorteilhafterweise befindet sich bei der erfindungsgemäßen Regenerierschaltung die Elektrode 6 auf Gleichspannungspotential. Eine Modulation der Größe der Speicherfläche durch Randfelder wird bei der Erfindung vermieden, da die Spannungsänderungen zwischen benachbarten Elektroden gering sind. Vorteilhaferweise sind die Elektroden 7 und 8, die die Eingabe der Ladung kontrollieren von der gleichen Art, beispielsweise aus Polj^sliziura. Aus diesen oben genannten drei Vorteilen, die für eine gute Linearität von Sequin und Moli sen in der Veröffentlichung "Linearity of Electrical Charge Injection into Charge-Coupled-Devices", IEEE Journal of Solid-state.Circuits, April 1975» genannt sind, ergibt sich auch für die erfindungsgeinäße Regenerierstufe eine gute Linearität«
Zusätzlich kann die Linearität dadurch weiter erhöht werden, daß die Elektrode 6 wesentlich größer gemacht wird als die übrigen Elektroden, so daß sich Einflüsse der Sp.annungsdifferenzen nach Bedingung 2 relativ gering auswirken. Gleichzeitig kommt man bei so einer Ausführungsform bei der Eingabe vorteilhafterweise mit geringen Spannungsdifferenzen aus.
Beispielsweise ist die Fläche der Elektrode 6 etwa 3-5 mal so groß wie die Fläche der Elektrode 11.
VP/s 75"· E 7090
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Die Kopplung mit Hilfe des Taktes 0 kann auch anstatt auf die Signalspannung V . auf die Referenzspannung Uref gegeben werden.
Die Figuren 1f, 1'· und 1·'» entsprechen der Figur 1 und sind lediglich im Zusammenhang mit den verschiedenen Oberflächenpotentialverläufen mehrmals dargestellt,um eine bessere Zuordnung dieser Potentialverläufe zu den einzelnen Elektroden zu gewährleisten. Für die Figur 1·»»« gilt dasselbe. Bei der Anordnung nach dieser Figur sind jedoch die Spannungen V . und U f gegenüber der Anordnung nach der Figur 1 vertauscht.
12 Patentansprüche
23 Figuren
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Jt
Leerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Stufe für Ladungsverschiebeanordnungen nach dem Charge-Coupled-Device-Prinzip, bei der auf einem Substrat aus Halbleitermaterial eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, wobei durch diese elektrisch isolierende Schicht voneinander elektrisch getrennt Elektroden der ersten Ebene und Elektroden der zweiten Ebene vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Stufe (31) ein Diffusionsgebiet (9) aufweist, das entgegengesetzt zu dem Halbleitersubstrat (1) dotiert ist und an das ein Potential (9) anlegbar ist, daß in der ersten Ebene neben dem Diffusionsgebiet (9) eine erste Elektrode (7), an die eine Signalspannung Y^._
    aus der Ausgangsstufe einer CCD«Anordnung oder eine Referenzspannung U ~ anlegbar ist, vorgesehen ist, daß neben der ersten Elektrode (7) in der zweiten Ebene eine großflächige zweite Elektrode (6), an die eine Gleichspannung Ug anlegbar ist, vorgesehen ist, daß neben der zweiten Elektrode (6) in der ersten Ebene eine dritte Elektrode (8) zum Anlegen der Spannung U „ oder der
    jL 6 X
    Signalspannung V . , neben der dritten Elektrode (8) in der zweiten Ebene eine vierte Elektrode (10) zum Anlegen eines Potentials U^0 und neben der vierten Elektrode (10) in der ersten Ebene eine fünfte Elektrode (11) zum Anlegen des Potentials U^> vorgesehen sind, und daß sich an diese Elektroden der Stufe (31) in an sich bekannter Weise die taktbaren Elektroden (51, 52, 41, 42) eines takfbaren CCDs (3) anschließen.
    2« Stufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Elektrode (7) der Stufe (31) über eine Leitung (141) mit dem Ausgangsdiffusionsgebiet (14) einer an sich bekannten Au sgajigs stufe (121) verbunden ist.
    3. Stufe nach Anspruch 2f dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (141) mit einer Elektrode einer Kapazität (142) verbunden ist und daß an die andere Elektrode dieser Kapazität
    (142) ein Takt 0 anlegbar ist.
    gr
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    4. Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Substrat (1) aus Silizium besteht.
    5. Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die elektrisch isolierende Schicht aus besteht.
    6. Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Elektroden der ersten Ebene aus Silizium bestehen.
    7.' Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Elektroden der zweiten Ebene aus Aluminium bestehen.
    8. Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Fläche der zweite Elektrode (6) etwa 3 bis 5mal so groß ist wie die Fläche der fünften Elektrode (11).
    9. Verfahren zum Betrieb einer Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß beim Betrieb als Regenerierstufe an die Elektrode (6) der Stufe (31) eine Gleichspannung IL- angelegt wird, v/obei diese Spannung so bemessen wird, das sie stets größer ist als die Spannung an der benachbarten ersten Elektrode (7) und an der benachbarten dritten Elektrode (8), wobei an der ersten Elektrode (7) das Potential V . und an der
    SIg
    dritten Elektrode das Potential U ^ anliegt, daß zum Zeitpunkt
    t. das Oberflächenpotential ^*1//.Q unter der vierten Elektrode (10) durch Anlegen der Spannung tL·Q an die vierte Elektrode (10) größer bemessen wird als das Oberflächenpotential ·Ί^β unter der dritten Elektrode (8), wodurch zwischen den Oberflächenpotentialen}^ unter
    der ersten Elektrode (7) und Λ^« unter der dritten Elektrode (8) eine Potentialmulde unter der zweiten Elektrode (6) entsteht, und daß zwischen dem Oberflächenpotential 1O^8 unter der dritten Elekfcrod (8) und dem Oborflächenpotential^A,, j unter der fünften Elektrode (11) ebenfalls eine Potentialmulde entsteht, daß an das Diffusionsgebiet (9) das Potential U angelegt wird, wodurch sämtliche
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    Potentialmulden unter dem Diffusionsgebiet (9), der ersten Elektrode (7), der zweiten Elektrode (6), der dritten Elektrode (8) und der vierten Elektrode (10) mit Ladungsträgern aus dem Diffusionsgebiet (9) aufgefüllt werden (Zeitpunkt t^), daß anschließend an die erste Elektrode (7) das Eingangssignal V0. angelegt wird, wobei sich das Oberflächenpotential ^Tj unter der ersten Elektrode (7) erhöht, wenn es sich bei dem Signal um eine digitale "1" handelt und in diesem Fall größer wird als das durch die Referenzspannung Uref an der dritten Elektrode (8) bedingte Oberflächenpotential rfQ, und wobei das Potentially der ersten Elektrode (7) nicht über das Oberflächenpotential *%$ ansteigt, wenn die Information eine digitale "0" darstellt, daß zum Zeitpunkt t„ die Spannung am Eingangsdiffusionsgebiet (9) soweit erhöht wird, daß sämtliche überschüssige Ladung aus den Potentialmulden unter der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Elektrode entfernt wird, wobei die Restmenge der Ladung durch die entweder eine binäre "1" oder eine binäre "0" repräsentierende Signalspannung Vgi an der ersten Elektrode (7) bestimmt wird, daß zum Zeitpunkt t-, die Spannung unter der fünften Elektrode (11) soweit abgesenkt wird, daß sich unter dieser Elektrode ein zusätzlicher Potentialtopf bildet, der entsprechend der übertragenden Information V ._ verschieden hoch aufgefüllt
    sxg
    wird, imd daß entweder durch Verringern der Spannung Uf. an der dritten Elektrode (8) und durch Erhöhen der Spannung ψ an den ersten Elektroden (51, 41) des CCDs (3) ein Potentialgefälle erzeugt wird, so daß die Ladung aus den Potentialmulden unter der vierten Elektrode (10) und der fünften Elektrode (11) in das CCD (3) übernommen wird (Figur 6) oder daß durch Verringern der Spannung U „ an der dritten Elektrode (8), durch Verringern der Spannungen U^0 und U.^ an der vierten Elektrode (10) und an der fünften Elektrode (11) und durch Erhöhen der Spannung ß. an den ersten Elektroden (51, 41) des CCDs (3) ein Potentialgefälle erzeugt wird, so daß diese Ladung aus dem angehobenen Potentialmulden unterhalb der vierten Elektrode (10) und der fünften Elektrode (11) in das CCD (3) übernommen wird, und daß diese Ladung von dort aus in an sich bekannter Weise weitergetaktet wird (Figuren
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    1 bis 5).
    10. Verfahren zum Betrieb einer Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß zum Betrieb als Differenzverstärker an die zweite Elektrode (6) der Stufe (31) · eine Gleichspannung IL- angelegt wird, die so bemessen wird, das sie stets größer ist als die Spannung an der benachbarten ersten Elektrode (7) und an der benachbarten dritten Elektrode (8), daß an die erste Elektrode (7) die Signalspannung V_. und an die
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    dritte Elektrode (8) das Referenzpotential Uref angelegt wird, •daß das OberflächenpotentIaIO^n an den Diffusionsgebiet-(9)
    / y r kleiner ist als das Oberflächenpotential^Y-g unterhalb der dritten Elektrode (8), daß das Oberflächenpotential Λ^* unterhalb der fünften Elektrode (11) kleiner ist als das Oberflächenpotential <Yq und kleiner ist als das Oberflächenpotential 7^ q unter der vierten Elektrode (10), daß zum Zeitpunkt t* an das Diffusionsgebiet (9) ein Potential Uq angelegt wird, wodurch die Potentialmulden unterhalb der ersten Elektrode (7), der zweiten Elektrode (6), der dritten Elektrode (8) und der vierten Elektrode (10) mit Ladungsträgern aus dem Diffusionsgebiet (9) aufgefüllt werden, daß das Oberflächenpotential ^jT unterhalb der dritten Elektrode (8) im Falle einer eintreffenden binären "1" an der ersten Elektrode (7) kleiner und im Fall einer eintreffenden binären "0" an der ersten Elektrode (7) gleich ist dem Oberflächenpotential A^7 unterhalb der ersten Elektrode (7), daß zum Zeitpunkt tp nach dem Eintreffen der binären Information "1" oder "0" an der ersten Elektrode
    (7) das Oberflächenpotential Ύο des Diffusionsgebietes (9) kleiner gemacht wird als das Oberflächenpotential ^8 unterhalb der dritten Elektrode (δ), daß zum Zeitpunkt t-, das Oberflächsnpotential ^)A11 unterhalb der fünften Elektrode (11) größer gemacht wird als das Oberflächenpotential ^Q unterhalb der vierten Elektrode (10), so daß unterhalb der fünften Elektrode (11) eine Potcntialraulde entsteht, in der in Abhängigkeit von der an der ersten Elektrode (7) eingetroffenen Information "1" oder "0" unterschiedlich viel Ladung angesammelt wird und daß anschließend diese Ladung.in der Potentialmulde unterhalb der fünften Elektrode (11) durch Er-
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    zeugung eines Potentialgefälles an das CCD (3) gegeben wird und von dort aus weiter getaktet wird (Figuren 7 bis 10).
    11. Verfahren zum Betrieb einer Stufe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß beim Betrieb als Differenzverstärker an die zweite Elektrode (6) der Stufe (31) eine Gleichspannung UV angelegt wird, wobei diese Spannung so bemessen wird, daß sie stets größer ist als die Spannung an der benachbarten ersten Elektrode (7) und an der benachbarten dritten Elektrode (8), daß an die erste Elektrode (7) die Spannung Uf und an die dritte Elektrode (8) die Signalspannung V .„ angelegt
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    wird, daß diese Spannungen so bemessen werden, daß unterhalb der zweiten Elektrode ("6) ein Potential ^g entsteht, das größer ist als das Potential Γγ7 unterhalb der ersten Elektrode (7) und als das Potential ^ unterhalb der dritten Elektrode (8), daß das Potential Λ^π unterhalb der vierten Elektrode (10) größer ist als das Potential ^y7 unterhalb der ersten Elektrode (7) und das Potential ?4> unterhalb der ersten Elektrode (7) größer ist als das Potential a£q unterhalb des Diffusionsgebietes (9) und das in Abhängigkeit von der an der dritten Elektrode (8) anliegenden Information V . in Falle einer binären "1" das Potential ^7 unter der ersten Elektrode (7) gleich dem Potential ^ψ unterhalb der dritten Elektrode (8) ist und daß im Falle einer binären "0" das Potential Ύ7 größer ist als das Potential Λ^ο unterhalb der dritten Elektrode (8), daß das Potential <y>g an dem Diffusionsgebiet (9) kleiner ist als das Potential ^7 unterhalb der ersten Elektrode (7) und daß das Potential ^1 unterhalb der fünften Elektrode (11) kleiner ist als das Potential^ (Zeitpunkt t..), daß zum Zeitpunkt tg das Potentialy-g an dem Diffusionsgebiet (9) nach Eintreffen der Signalspannung an der dritten Elektrode (8) . nach Auffüllen der Potentialmulden mit Ladungsträgern größer gemacht wird als das Potential^8 unterhalb der dritten Elektrode (8), daß zu einem Zeitpunkt t^ das Potential Ύ' ^ unterhalb der fünf ten Elektrode (11) größer gemacht wird als das Potentiaiyi0 unterhalb der vierten Elektrode (10), so daß sich die entsprechend dem an der dritten Elektrode (8) anliegenden Signal "1" oder "0" der Potentialmulde unterhalb der fünften Elektrode (11) angesammelte Ladungs-VPA 75 Έ 7090
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    menge in Richtung auf das CCD (3) verschiebt und von diesem weitergetaktet wird.
    12. Verfahren zum Betrieb einer Stufe nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet f daß bei der Grundladungsübertragung durch Anlegen eines Taktes 0 an die andere Elektrode der Kapazität (142) ein Takt an die Leitung (141) gekoppelt wird, der eine Erhöhung der Signal spannung durch das Eintreffen einer Grundladung bei der Übertragung einer logischen "0" an das Ausgangsdiffusionsgebiet (14) kompensiert.
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