CCD

A. Objectifs de la séquence:
à l'issue de la séquence, il faut être capable de:
• Connaître le principe de fonctionnement des capteurs CCD

B.) Principe
CCD READOUT REGISTER
CCD READOUT REGISTER
AMP
Photon/charge
conversion
charge storage
CCD (Charge Coupled Device) dispositif à transfert de charge.
Il est constitué de cellules élémentaires
Les paquets de charges produits par effet photoélectrique
sont stockés au niveau de la cellule
On extrait séquentiellement les charges des cellules par un signal électrique
La résolution spatiale du capteur est définie par le nombre des photosites.

B.1) Organisation d’un photosite
Organisation d'un photosite
SIO2
SI
photon
Substrat dopé P
Oxyde de silicium
Electode métallique
transparente
Vg+
+
Si un photon pénètre dans le silicium, il libère un électron qui est piégé dans la zone
dopée P, au voisinage de l’électrode la plus proche
La quantité de charges créées est une grandeur analogique variant linéairement
en fonction du temps d’exposition à une source lumineuse
Au bout d’un temps d’intégration prédéfini (typiquement 20 ms sur les caméras vidéo classiques),
on procède au transfert de charges.

B.2.) Le transfert de charge
Il existe des dispositifs à Dispositif à 3 phases nous étudierons
le principe d‘un dispositif à deux phases.

B.2.1) Dispositif à deux phases
1.)Phase d’intégration
Les charges s’accumulent à l’endroit ou
le potentiel de grille est le plus élevé (noté ici V+).
2.)Première phase de transfert :
Les charges sont transférées sur l’électrode
Φ2A la plus proche.
3) Deuxième phase de transfert
Les paquets de charges sont décalés d’un
demi-photosite vers la droite
Le transfert d’un pixel complet est alors terminé
Tous les pixels (ou points élémentaires) d’une même ligne sont décalés simultanément d’un pas vers la sortie.
Remarque