III – Lectures des CCDs

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III – Lectures des CCDs
1 – Principe
• Considérons une CCD à registre horizontal (CCD full-frame – cf. §III.4)
• Le registre horizontal est une ligne de photo-sites insensible à la lumière
qui permet la lecture des charges de la CCD.
• Les charges de chaque photo-site sont converties en tension par le
premier étage de la chaîne électronique (diode flottante).
Nœud
de
sortie
Registre
de sortie

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• Les électrodes de chaque pixel sont
couplées.
• Pour une CCD à 3 phases, la
première électrode de chaque pixel
est portée à un potentiel V1, la
seconde à V2 et la troisième à V3.
• Pour décaler les charges stockées
dans le photo-site ligne par ligne, il
suffit d’alterner la valeur des
potentiels V1, V2 et V3.

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2 – Physique du transfert et efficacité de transfert
• 3 mécanismes influent sur le transfert de charge entre deux électrodes :
- Le décalage auto-induit (“self-induced drift”)
- La diffusion thermique
- le champ électrique sur les bords du puits de potentiel (“fringing field”)
• Pour que le processus de transfert de charges soit satisfaisant, il est important
de limiter les pertes de charges à chaque transfert.
• Ceci est mesuré par l’efficacité de transfert (“Charge Transfer Efficiency” -
CTE) ou l’inefficacité de transfert (“Charge Transfer Inefficiency” - CTI) avec
CTI = 1 – CTE
• Les charges perdues suivent le pixel cible et apparaissent comme des traînées
dans l’image.
pixel cible
1er pixel différé
3ème pixel différé

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• Pour un bon détecteur, les niveaux de CTE sont entre 0,99999 et 0,999999
pour des paquets de charges > 1000 e-.
• Ex.: Pour une CCD de 1000 x 1000 pixels et CTE = 0,99999, le pixel le plus
éloigné du pré-ampli conservera 99,8% des charges stockées !
1000 pixels
1000 pixels pré-ampli
Pixel le plus
éloigné du pré-ampli

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Tableau montrant le nombre de charges perdues pour un CTE donné et Np transferts
pour un paquet intial de 1620 e-