کس طرح چارج؟

60 اور 70 کی دہائیوں میں سال دریافت دریافتوں ، ایجادات ، اور ٹکنالوجی ، خاص طور پر میموری ٹکنالوجی کی ترقی سے بھرے ہوئے سال تھے۔ اس وقت کی کلید دریافتوں میں سے ایک ولارڈ بوئل اور جارج اسمتھ نے کی تھی ، کیونکہ انہوں نے سیمی کنڈکٹر "بلبلا" میموری کی ترقی کے لئے دھات – آکسائڈ mic سیمی کنڈکٹر (ایم او ایس) ٹیکنالوجی کے استعمال کی کھوج کی تھی۔

ٹیم نے دریافت کیا کہ ایک برقی چارج ایک ننھے ایم او ایس کیپسیٹر پر محفوظ کیا جاسکتا ہے ، جس کو اس طرح سے جوڑا جاسکتا ہے کہ اس چارج کے ساتھ ساتھ ایک کیپسیٹر سے دوسرے مقام تک پہنچ سکتا ہے۔ اس دریافت کے نتیجے میں چارج کے ساتھ ملنے والے آلات (سی سی ڈی) کی ایجاد ہوئی ، جو اصل میں میموری کی ایپلی کیشنز کی خدمت کے لئے ڈیزائن کیے گئے تھے ، لیکن اب یہ جدید امیجنگ سسٹم کے اہم اجزاء بن چکے ہیں۔

ایک سی سی ڈی (چارج کپلڈڈ ڈیوائسز) ایک انتہائی حساس فوٹوون ڈٹیکٹر ہے جو آلہ کے اندر سے کسی علاقے میں چارجز منتقل کرنے میں استعمال ہوتا ہے جہاں اس کی ترجمانی کی جاسکتی ہے یا معلومات کے طور پر اس پر کارروائی کی جاسکتی ہے (جیسے ڈیجیٹل ویلیو میں تبدیلی)۔

آج کے مضمون میں ، ہم جانچیں گے کہ سی سی ڈی کس طرح کام کرتے ہیں ، وہ درخواستیں جن میں وہ متعین ہیں اور دیگر ٹیکنالوجیز سے ان کے تقابلی فوائد۔

چارج جوڑا آلہ کیا ہے؟

آسان اصطلاحات میں ، چارج کنٹرولڈ ڈیوائسز کو مربوط یا جوڑا ، چارج اسٹوریج عناصر (کیپسیٹیو ڈبوں) کی ایک صف پر مشتمل انٹیگریٹڈ سرکٹس کے طور پر بیان کیا جاسکتا ہے ، جس کو اس طرح ڈیزائن کیا گیا ہے کہ بیرونی سرکٹ کے تحت ، ہر ایک سندارتر میں برقی چارج ذخیرہ ہوتا ہے۔ پڑوسی کیپسیسیٹر میں منتقل کیا جاسکتا ہے۔ دھاتی آکسائڈ سیمیکمڈکٹر کیپسیٹرز (MOS کیپسیٹر) عام طور پر سی سی ڈی میں استعمال ہوتے ہیں ، اور ایم او ایس ڈھانچے کی اوپری پلیٹوں میں بیرونی وولٹیج لگانے سے ، چارجز (الیکٹران (ای-) یا سوراخ (ایچ +)) اس کے نتیجے میں محفوظ کیے جاسکتے ہیں۔ ممکنہ، استعداد. اس کے بعد یہ الزامات ایک پلیٹ فارم (دوسرے دروازوں) پر لگائے جانے والے ڈیجیٹل دالوں کے ذریعہ ایک کپیسیٹر سے دوسرے میں منتقل ہوسکتے ہیں اور صف آوری سے سیریل آؤٹ پٹ رجسٹر میں منتقل ہوسکتے ہیں۔

چارج کپلڈڈ ڈیوائس کا کام کرنا

سی سی ڈی کے آپریشن میں تین مراحل شامل ہیں اور چونکہ حالیہ دنوں میں سب سے مشہور ایپلیکیشن امیجنگ ہے ، امیجنگ کے سلسلے میں ان مراحل کی وضاحت کرنا بہتر ہے۔ تین مراحل میں شامل ہیں۔

1. چارج شامل / جمع
2. معاوضہ باہر آؤٹ
3. چارج کی پیمائش

چارج شامل / جمع / ذخیرہ:

جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے ، سی سی ڈی چارج اسٹوریج عناصر سے بنے ہیں اور اسٹوریج عنصر کی قسم اور چارج انڈکشن / جمع کرنے کا طریقہ درخواست پر منحصر ہے۔ امیجنگ میں ، سی سی ڈی ہلکے حساس مواد کی ایک بڑی تعداد سے بنا ہوا ہے جسے چھوٹے علاقوں (پکسلز) میں تقسیم کیا گیا ہے اور یہ دلچسپی کے منظر کی تصویر بنانے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ جب منظر پر پھینکی جانے والی روشنی سی سی ڈی پر ظاہر ہوتی ہے تو ، روشنی کا فوٹوون جو پکسلز میں سے کسی ایک کے ذریعے بیان کردہ علاقے میں آتا ہے اسے ایک (یا زیادہ) الیکٹرانوں میں تبدیل کردیا جائے گا ، جس کی تعداد براہ راست کی شدت کے متناسب ہے۔ ہر ایک پکسل کا منظر ، جب کہ جب سی سی ڈی بند ہوجاتا ہے تو ، ہر پکسل میں الیکٹرانوں کی تعداد کی پیمائش ہوتی ہے اور اس منظر کو دوبارہ تشکیل دیا جاسکتا ہے۔

ذیل کا اعداد و شمار ایک سی سی ڈی کے ذریعہ ایک بہت ہی آسان کراس سیکشن دکھاتا ہے۔

مندرجہ بالا شبیہہ سے ، یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ پکسلز کی وضاحت سی سی ڈی کے اوپر الیکٹروڈ کی پوزیشن سے ہوتی ہے۔ اس طرح کہ اگر الیکٹروڈ پر ایک مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو ، مثبت صلاحیت الیکٹروڈ کے نیچے والے علاقے کے قریب منفی طور پر چارج کیے گئے تمام الیکٹرانوں کو راغب کرے گی۔ اس کے علاوہ ، کسی بھی مثبت چارج والے سوراخ کو الیکٹروڈ کے آس پاس کے علاقے سے پیچھے ہٹادیا جائے گا اور اس سے "ممکنہ کنواں" کی ترقی ہوگی جس میں آنے والے فوٹوونز کے ذریعہ تیار کردہ تمام الیکٹران محفوظ ہوجائیں گے۔

جب سی سی ڈی پر زیادہ روشنی پڑتی ہے تو ، "ممکنہ کنواں" مضبوط ہوجاتا ہے اور اس وقت تک زیادہ الیکٹرانوں کو اپنی طرف راغب کرتا ہے جب تک کہ "مکمل اچھی صلاحیت" (ایک الیکٹران کی تعداد جو ایک پکسل کے تحت محفوظ نہیں کی جاسکتی ہے) حاصل ہوجاتی ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لئے کہ کسی مناسب شبیہہ پر قبضہ کیا گیا ہو ، مثال کے طور پر ایک شٹر کیمرے میں وقتی طور پر لائٹنگ کو کنٹرول کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ممکنہ کنواں بھر جائے لیکن اس کی صلاحیت سے تجاوز نہیں کیا جاسکتا ہے جو نتیجہ خیز ثابت ہوسکتا ہے۔

معاوضہ باہر نکلنا:

سی سی ڈی فریبیکیشن میں استعمال ہونے والی ایم او ایس ٹوپولوجی سگنل کنڈیشنگ اور پروسیسنگ کی مقدار کو محدود کرتی ہے جو آن چپ ہوسکتی ہے۔ اس طرح ، الزامات کو عام طور پر بیرونی کنڈیشنگ سرکٹ میں بھیجنا ہوتا ہے جہاں پروسیسنگ کی جاتی ہے۔

ذیل میں دیئے گئے شبیہہ میں سی سی ڈی کی ایک قطار میں ہر پکسل عام طور پر 3 الیکٹروڈ لگایا گیا ہے:

ان میں سے ایک الیکٹروڈ چارج اسٹوریج کے لئے ممکنہ کنواں کی تخلیق میں استعمال ہوتا ہے جبکہ دوسرے دو چارجز کی سہولت کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔

کہتے ہیں کہ چارج الیکٹروڈ میں سے ایک کے تحت جمع کیا گیا ہے جیسا کہ ذیل کی تصویر میں دکھایا گیا ہے:

سی سی ڈی سے باہر چارج کے ل To ، ایک نیا ممکنہ کنواں IØ3 اونچائی کے انعقاد کے ذریعہ پیدا کیا گیا ہے ، جو نیچے کی شبیہہ میں واضح کردہ اس چارج کو IØ2 اور IØ3 کے درمیان بانٹنے پر مجبور کرتا ہے۔

اگلا ، IØ2 کم لیا جاتا ہے ، اور اس کا معاوضہ الیکٹروڈ IØ3 میں مکمل طور پر منتقل ہوتا ہے۔

کلاک آؤٹ کرنے کا عمل IØ1 اعلی لے کر جاری ہے ، جس سے یہ یقینی ہوتا ہے کہ I the1 اور IØ3 کے درمیان چارج شیئر ہوجاتا ہے ، اور آخر میں IØ3 کم لے جاتا ہے لہذا I the1 الیکٹروڈ کے تحت چارج کو مکمل طور پر منتقل کردیا جاتا ہے۔

سی سی ڈی میں الیکٹروڈ کے انتظام / واقفیت پر منحصر ہے ، یہ عمل جاری رہے گا اور یہ چارج یا تو کالم کے نیچے یا قطار کے اس پار ہوجائے گا جب تک کہ یہ آخری صف تک نہ پہنچے ، عموما the اسے ریڈ آؤٹ رجسٹر کہا جاتا ہے۔

چارج کی پیمائش:

ریڈ آؤٹ رجسٹر کے اختتام پر ، ہر چارج کی قیمت کی پیمائش کرنے کے لئے ایک منسلک یمپلیفائر سرکٹ استعمال کیا جاتا ہے اور اسے فی الیکٹران میں 5-10µV کے عمومی تبادلوں کے عنصر کے ساتھ وولٹیج میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ امیجنگ ایپلی کیشنز میں ، سی سی ڈی پر مبنی کیمرا سی سی ڈی چپ کے ساتھ کچھ دیگر متعلقہ الیکٹرانکس کے ساتھ آئے گا لیکن سب سے اہم بات یہ ہے کہ یمپلیفائر ، جو چارج کو وولٹیج میں تبدیل کرکے پکسلز کو ایک شکل میں ڈیجیٹائز کرنے میں مدد کرتا ہے ، جو سافٹ ویئر کے ذریعہ کارروائی کی جاسکتی ہے۔ قبضہ کی تصویر حاصل کرنے کے لئے.

سی سی ڈی کی پراپرٹیز

سی سی ڈی کی کارکردگی / معیار / گریڈ کو بیان کرنے میں استعمال ہونے والی خصوصیات میں سے کچھ یہ ہیں:

1. کوانٹم کی کارکردگی:

کوانٹم کی کارکردگی سے مراد وہ کارکردگی ہے جس کے ساتھ سی سی ڈی وصول کرتا ہے / چارج کرتا ہے۔

امیجنگ میں ، پکسل طیاروں پر پڑنے والے تمام فوٹونوں کا پتہ نہیں لگایا جاتا ہے اور اسے بجلی کے چارج میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ کامیابی سے پتہ لگانے اور تبدیل ہونے والی تصاویر کی فیصد کو کوانٹم ایفیسیسی کے نام سے جانا جاتا ہے۔ بہترین سی سی ڈی تقریبا Q 80٪ کیوئ حاصل کرسکتے ہیں۔ سیاق و سباق کے لئے ، انسانی آنکھ کی کوانٹم کارکردگی 20. کے ارد گرد ہے۔

2. طول موج کی حد:

عام طور پر سی سی ڈی میں وسیع طول موج کی حد ہوتی ہے ، جس میں تقریبا 400 400 ینیم (نیلا) سے لے کر 1050 این ایم (انفرا ریڈ) ہوتا ہے جس کی چوٹی حساسیت کے ساتھ تقریبا 700 این ایم ہوتی ہے۔ تاہم ، بیک سلائڈنگ جیسے عمل کو کسی سی سی ڈی کی طول موج کی حد کو بڑھانے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔

3. متحرک حد:

سی سی ڈی کی متحرک حد سے مراد کم از کم اور زیادہ سے زیادہ الیکٹرانوں کی تعداد ہوتی ہے جو ممکنہ اچھی طرح سے محفوظ ہوسکتے ہیں۔ عام سی سی ڈی میں ، زیادہ سے زیادہ الیکٹرانوں کی تعداد عام طور پر ڈیڑھ لاکھ کے لگ بھگ ہوتی ہے ، جبکہ زیادہ تر ترتیبات میں کم از کم حقیقت میں ایک الیکٹران سے بھی کم ہوسکتا ہے۔ امیجنگ شرائط میں متحرک حد کے تصور کی بہتر وضاحت کی جاسکتی ہے۔ جیسا کہ ہم نے پہلے ذکر کیا ہے ، جب روشنی کسی سی سی ڈی پر پڑتی ہے ، تو فوٹون الیکٹرانوں میں تبدیل ہوجاتے ہیں اور ممکنہ کنواں میں چوس جاتے ہیں جو کسی وقت سنتر ہوجاتا ہے۔ فوٹون کے تبادلوں کے نتیجے میں الیکٹرانوں کی مقدار کا انحصار عام طور پر ذرائع کی شدت پر ہوتا ہے ، جیسے ، متحرک حد بھی روشن اور سب سے زیادہ ممکنہ وسیلہ کے مابین کی حد کو بیان کرنے کے لئے استعمال ہوتی ہے جسے سی سی ڈی کے ذریعہ امیج کیا جاسکتا ہے۔

4. خطوط:

سی سی ڈی کے انتخاب میں ایک اہم غور عام طور پر ان پٹ کی ایک وسیع رینج پر خطی جواب دینے کی صلاحیت ہے۔ امیجنگ میں ، مثال کے طور پر ، اگر ایک سی سی ڈی 100 فوٹوونوں کا پتہ لگاتا ہے اور اسی کو 100 الیکٹرانوں میں تبدیل کرتا ہے (مثال کے طور پر ، فرض کرتے ہیں کہ QE 100٪ ہے) ، تو خط وحدت کی خاطر ، اگر 10000 فوٹون کا پتہ لگاتا ہے تو اس سے 10000 الیکٹران تیار کرنے کی توقع کی جاتی ہے۔ سی سی ڈی میں خط وحدت کی قدر سگنلوں کو وزن اور بڑھانے میں استعمال ہونے والی پروسیسنگ تکنیک کی کم پیچیدگی میں ہے۔ اگر سی سی ڈی لکیری ہے تو ، سگنل کنڈیشنگ کی کم مقدار کی ضرورت ہے۔

5. پاور:

درخواست پر منحصر ہے ، طاقت کسی بھی ڈیوائس کے لئے ایک اہم غور ہے ، اور کم طاقت والے اجزاء کا استعمال عام طور پر ایک زبردست فیصلہ ہوتا ہے۔ سی سی ڈی ایپلی کیشنز میں لانے والی ان چیزوں میں سے ایک ہے۔ اگرچہ ان کے ارد گرد کی سرکٹری میں کافی مقدار میں بجلی کا استعمال ہوسکتا ہے ، لیکن خود سی سی ڈی کم طاقت رکھتے ہیں ، جس میں عام طور پر کھپت کی قیمت 50 میگاواٹ ہے۔

6. شور:

سی سی ڈی جیسے تمام ینالاگ آلات شور کے ل. حساس ہوتے ہیں ، جیسا کہ ، ان کی کارکردگی اور صلاحیت کی جانچ کے لئے ایک بڑی خصوصیات یہ ہے کہ وہ شور سے نمٹنے کے لئے کس طرح ہیں۔ سی سی ڈی میں تجربہ کرنے والا حتمی شور عنصر ریڈ آؤٹ شور ہے۔ یہ وولٹیج کی تبدیلی کے عمل میں الیکٹرانوں کی پیداوار ہے اور سی سی ڈی کی متحرک حد کے تخمینے میں معاون عنصر ہے۔

سی سی ڈی کی درخواستیں

چارج جوڑے والے آلات مختلف شعبوں میں درخواستیں ڈھونڈتے ہیں جس میں شامل ہیں۔

1. زندگی سائنس:

لائف سائنسز اور میڈیکل فیلڈ میں سی سی ڈی پر مبنی ڈیٹیکٹر اور کیمرے متنوع امیجنگ ایپلی کیشنز اور سسٹم میں استعمال ہوتے ہیں۔ اس علاقے میں موجود درخواستیں ہر ایک کا ذکر کرنے کے لئے کافی حد تک وسیع ہیں ، لیکن کچھ مخصوص مثالوں میں اطلاق کے متضاد اضافہ کے ساتھ خلیوں کی تصاویر لینے کی صلاحیت بھی شامل ہے ، فلوروفورس کے ساتھ ڈوپ کی گئی امیج کے نمونوں کو جمع کرنے کی صلاحیت (جس کی وجہ سے نمونہ فلوروسس ہوتا ہے)) اور ہڈیوں کے ڈھانچے اور نرم بافتوں کے نمونوں کی تصویری شکل میں جدید رے ٹوموگرافی سسٹم میں استعمال کریں۔

2. آپٹیکل مائکروسکوپی:

اگرچہ لائف سائنس کے تحت کی جانے والی ایپلی کیشنز میں مائکروسکوپز کا استعمال شامل ہے ، لیکن یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ مائکروسکوپی ایپلی کیشنز لائف سائنس فیلڈ تک ہی محدود نہیں ہیں۔ متنوع اقسام کے آپٹیکل خوردبینوں کو دوسرے پرکشش شعبوں جیسے استعمال کیا جاتا ہے۔ نینو ٹکنالوجی انجینئرنگ ، فوڈ سائنس ، اور کیمسٹری۔

زیادہ تر خوردبین ایپلی کیشنز میں ، سی سی ڈی کا استعمال شور کے تناسب ، اعلی حساسیت ، اعلی مقامی ریزولوشن ، اور تیز نمونہ امیجنگ کی وجہ سے کیا جاتا ہے جو خوردبین سطح پر پائے جانے والے رد عمل کا تجزیہ کرنے کے لئے اہم ہے۔

3. فلکیات:

مائکروسکوپی کے ساتھ ، سی سی ڈی چھوٹے عناصر کی تصویر بنانے کے لئے استعمال ہوتے ہیں لیکن فلکیات میں ، یہ بڑے اور دور دراز اشیاء کی تصویروں کو مرکوز کرنے میں استعمال ہوتا ہے۔ فلکیات سائنس کے ابتدائی اطلاق میں سے ایک ہے جس میں ستاروں ، سیاروں ، الکاؤں ، وغیرہ سے متعلق سی سی ڈی اور اشیاء کی سبھی سی سی ڈی پر مبنی نظام کی تصویر کشی کی گئی ہے۔

4. کمرشل کیمرے:

کم قیمت والے سی سی ڈی امیج سینسر تجارتی کیمروں میں استعمال ہوتے ہیں۔ تجارتی کیمروں کے لئے کم لاگت کی ضروریات کی وجہ سے سی سی ڈی عام طور پر فلکیات اور زندگی سائنس میں استعمال ہونے والے افراد کے مقابلے میں کم معیار اور کارکردگی کا حامل ہوتا ہے۔