الفهرس 
Abstract
Image Sensor DefinitionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 125 |  |  |
| | | from | 125 | | |
Abstract
الملخص
تعتبر مستشعرات الصورة المصنعة باستخدام تقنية أشباه موصلات المعدنية المتنامية المغطاه بالأكسيد (CMOS)لها أهمية كبيرة فى معظم التطبيقات, خاصاً فى التطبيقات العلمية و التجارية التى تعتمد فى طريقة عملها على مستشعر الصورة. حالياً يعتبر المستشعر CMOS image sensor (CIS) أفضل من نوع المستشعر المتقارن الشحنة(CCD),حيث فى نوع CIS يتم تصنيع كل مكونات المستشعر على نفس الشريحة و ذلك بعكس نوع .CCD أيضا, يتميز نوع CIS على نوع CCD فى انه أقل استهلاكا للطاقة, أعلى حساسية للضوء, أقل ضوضاء و أقل منه صعوبة أثناء عملية التصنيع.
حيث مستشعرات الصورة CMOS Image Sensors منخفضة الضوضاء تلعب دورا هاما و مؤثرا فى كفاءة و وضوح الصورة. حيث المستشعرات منخفضة الضوضاء تزيد من قدرة المستشعر على رؤية الصورة بأقل عدد من فوتونات الضوء. هذه الخاصية فى المستشعر تتطلبها تطبيقات عديدة والتى تعتمد فى عملها على مستشعر الصورة ذو ضوضاء منخفضة.
أيضا مستشعر الصورة ذات المجال الحركى الواسع, يعتبر عامل هام فى تحديد أداء المستشعر. حيث أن المجال الحركى الواسع للمستشعر يزيد من قدرته على التقاط كل تفاصيل الصورة فى حالات الاضاءة المنخفضة.
لذلك تم التركيز فى هذه الرسالة على تقديم طريقة لزيادة المجال الحركى الواسع للمستشعر CIS وتقليل الضوضاء. و ذلك للحصول على مستشعر ذو مجال حركى واسع وضوضاء منخفضة.
هذه الطريقة تقدم تصميم مستشعر صورة CIS ذات مجال حركى واسع يصل الى 97 ديسيبل و ضوضاء خارجية تصل الى 19 ميكرو فولت (rms) للبيكسل وتصل الى 36 ميكرو فولت (rms)للمستشعر الكلى. هذه الطريقة تعتمد على توصيل الترانزستور كثنائى على التوازى مع خرج المستشعر (diode connected load transistor), و بذلك تكون الدائرة المكافئة لهذا الترانزستور هى مقاومة صغيرة جدا. هذا المستشعر تم تصميمه باستخدام تكنولوجيا 130 نانو متر. كذلك يصل مدى التردد(Bandwidth) الى 4 ميجا هيرتز للبيكسل و 10 ميجا هيرتز للمستشعر كاملا. أيضا يستهلك المستشعر قدرة تصل الى 27 ميكرو وات, و 11.2ميكرو وات للبيكسل. حيث للحصول على هذه النتائج تم استخدام حساس ضوئى نوع بولى سيليكون- عازل- شبه موصل والذى يتكون من أربع طبقات وهى البولى سيليكون-العازل- شبه الموصل نوع موجب بالاضافة لطبقة شبه موصل من نوع موجب ذات تركيز أعلى تم انشائها تحت طبقة العازل, والمعروف بأسم البوابات الضوئية أو photogate photodiode ,حيث تعتبر طبعة العازل المكونة له رقيقة جدا. و تم الحصول على بعض النتائج الخاصة بحساس الضوء، حيث تم الحصول على العلاقة بين التيار الضوئى و الجهد المطبق. أيضا تم رسم العلاقة بين التيار الضوئى للدايود عند قيم مختلفة لطبقة العازل، كذلك تم رسم العلاقة بين التيار المار فى الدايود عند التوزيع المنتظم و الغير منتظم لحوامل الشحنة. وتم استنتاج نموذج كهربى للفوتودايود.
فى البداية, سوف يتم تقديم دائرة البيكسل التى تعتمد على توصيل الترانزستور كثنائى على التوازى مع خرج المستشعر(diode connected load). كذلك سوف يتم شرح تأثيره على خواص المستشعر من خلال النتائج التى تم الحصول عليها.
بعد ذلك يتم تصميم مكونات دائرة المستشعر و هى المكبر ذات التكبير المبرمج (PGA) و دائرة Sample and Hold و شرح تأثيرهما على خواص المستشعر.
و لقد تم تنظيم هذه الرسالة لتتكون من سبعة فصول, كما يلى :
الفصل الأول : يقدم شرح تفصيلى لمفهوم مستشعر الصورة و أنواعه و شرح لكل نوع بالتفصيل, كذلك يقدم مقارنة بين هذه الأنواع.
الفصل الثانى : يقدم مقدمة عن أنواع الفوتودايود المختلفة و طريقة عملها و خصائصها.
الفصل الثالث : يقدم شرع تفصيلى لنوع الكاشف الضوئى المكون من بولى سيليكون- عازل- شبه موصل والمعروفة بالبوابات الضوئية وخصائصه وبعض النتائج التى تم الحصول عليها من محاكاة خواص هذا النوع.
الفصل الرابع : يعرض مقدمة عن أنواع مستشعرات الصورة من حيث مكونات دائرة البيكسل وخصائص ومميزات وعيوب كل نوع.
الفصل الخامس : يدرس تصميم دائرة البيكسل المقدمة بتوصيل diode connected load transistor على التوازى مع خرج المستشعر. كذلك يدرس المقارنة بين تصميم البيكسل المقدم و احدى الطرق التقليدية المستخدمة لزيادة النطاق الديناميكى.
الفصل السادس : يدرس تصميم دائرة المكبر (PGA) و دائرة Sample and Hold وتاثيرهما على تقليل الضوضاء للمستشعر. ويقدم شرح للنتائج التى تم الحصول عليها.
الفصل السابع : يقدم هذا الفصل الخلاصة و الاستنتاج من هذه الرسالة , كذلك يقدم العمل المستقبلى الذى يمكن تنفيذه لتحسين خواص المستشعر.