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ELEKTRONIK Ladung verschoben

Eine technologische Revolution wie bisher nur durch den Transistor versprechen sich Experten von einem neuartigen elektronischen Element. Die ersten damit ausgestatteten Geräte kommen jetzt auf den Markt.
aus DER SPIEGEL 13/1975

Das Ding hat das Format einer Briefmarke. Und dennoch sind darauf mehr als 160 000 Augen untergebracht -- es sieht die Welt, in Bewegung und wahlweise schwarz-weiß oder bunt, noch genauer als das menschliche Auge, über das ganze Lichtspektrum bis nahe an den Infrarot-Bereich. Das unscheinbare Plättchen ist Kernstück eines neuen Typs von Fernsehkameras: ein Bildwandler, der die herkömmliche komplizierte und empfindliche Aufnahmeröhre ersetzt. Kein Elektronenstrahl muß mehr mittels hoher Ablenkspannungen rasend schnell in einem Vakuum-Kolben hin- und hergelenkt werden; so, wie das Bild durch die Optik einfällt, wird es in Punkte aufgelöst.

Die ersten mit dem Wunder-Chip ausgestatteten Kameras, die ohne Zusatzgerät in Standard-TV-Systemen eingesetzt werden können, bringt der US-Konzern RCA kommenden Monat auf den amerikanischen Markt. In Europa sollen röhrenlose Schwarzweiß-Kameras nächstes Jahr eingeführt werden.

»Ich sehe eine Hundert-Millionen-Dollar-Industrie um dieses Produkt aufwachsen«, erklärte Thomas A. Longo von der RCA-Konkurrenz Fairchild schon 1973, als seine Firma erstmals Chip-bestückte, aber noch verschwommene Bilder liefernde Fernsehkameras anbot. Dem elektronischen Baustein, rühmte auch der Fairchild-Physiker Dr. Gilbert F. Amelio im angesehenen Monatsblatt »Scientific American«, liege ein Konzept zugrunde, »das einmal unser Leben ebenso dramatisch verändern kann wie der Transistor«.

Denn solche Mikroelemente wie auf dem Bildwandler eignen sich nicht nur als optische Sensoren. Sie können auch als elektronische Speicher eingesetzt werden. »Eine Revolution« prophezeite Amelio gar, »die schließlich leistungsstarke Digitalcomputer in unser aller tägliche Umgebung bringen wird.«

Das Konzept hatten Forscher der amerikanischen Bell Laboratories erst vor fünf Jahren entwickelt. Danach wird ein Plättchen aus dem Halbleitermaterial Silizium, wie es auch zum Bau von Transistoren verwendet wird, mit einem Isolationsfilm beschichtet, auf dem superfeine Elektroden liegen. Die nötigen Abstandsgenauigkeiten von wenigen Millionstel Millimetern einzuhalten, erläuterten Dr. Karl Goser und Dr. Hans-Jörg Pfleiderer vom Forschungslabor der Siemens AG. die ebenfalls solche Mini-Elemente erproben, sei »eine der härtesten Anforderungen an die Technologie«.

Die Besonderheit dieses elektronischen Elements ist, daß es zu sogenannten ladungsgekoppelten Einheiten (charge coupled devices CCD) zusammengesetzt werden kann: Elektrische Ladungen. die ein Element jeweils speichert, werden durch Anlegen bestimmter Spannungen an das Nachbarelement weitergegeben. Das freiwerdende Element kann dann seinerseits die Ladung des vorgeschalteten Elements übernehmen.

Diese Ladungsverschiebung vollzieht sich freilich in Mikrosekunden. So werden komplexe Ladungsmuster er zeugt und gleich wieder ausgetauscht.

Bedingt durch hohe Entwicklungskosten sind die Chips für die neuen TV-Kameras von RCA allerdings noch weit teurer als herkömmliche Aufnahmeröhren. In einfacher Ausführung, etwa für Kameras zur Raumüberwachung, kosten sie 1500, für spezielle Anwendungen wie industrielle Prozeßsteuerung oder militärische Zwecke sogar 2300 Dollar.

Doch Serienfertigung soll den Preis drastisch senken. Und Anfang der achtziger Jahre, meint RCA-Manager Roy A. Minet, werde die Massenproduktion anlaufen. Dann könnte jedermann Hochzeitsnacht und Kindergeburtstag fürs Heim-Color-Videogerät aufnehmen -- mit einer CCD-Kamera zu umgerechnet rund 800 Mark.

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