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Photon 201579 p 39 CAHIER TECHNIQUE COMPRENDRE Comment fonctionnent les capteurs CCD et CMOS Thomas ESTRUCH Ingénieur études et applications Photon Lines th-estruch photonlines com ScienTec La SoluTion à vos mesures Analyseur d'écran Luminance couleur et

CAHIER TECHNIQUE COMPRENDRE Comment fonctionnent les capteurs CCD et CMOS Thomas ESTRUCH Ingénieur études et applications Photon Lines th-estruch photonlines com ScienTec La SoluTion à vos mesures Analyseur d'écran Luminance couleur et Température de couleur CA- Les capteurs numériques d ? image sont omniprésents dans notre vie de tous les jours Téléphones portables appareils photographiques caméras scienti ?ques haute sensibilité caméras rapides le marché des capteurs a littéralement explosé ces dernières années Face aux applications toujours plus poussées et à la grande diversité de produits sur le marché il est important de revenir à l ? essentiel et d ? identi ?er les questions à se poser pour choisir la technologie et donc le capteur adapté au besoin de chacun Cet article a donc pour vocation de rappeler le fonctionnement et les caractéristiques propres des deux grandes familles de capteurs CCD et CMOS Fonctionnement d ? un capteur à capacité MOS La technologie de base sur laquelle reposent les capteurs CCD et CMOS est la capacité MOS Il s ? agit en fait d ? un sandwich de couches minces composé de trois types de matériaux un métal appelé porte ou grille un isolant en l ? occurrence un oxyde et un semiconducteur dopé généralement P avec deux inclusions dopées N appelées source et drain comme visible en ?gure Lorsqu ? un photon d ? énergie supérieure au gap est absorbé dans le semiconducteur une paire électron trou est créée Il s ? agit en fait d ? un atome du réseau du semiconducteur qui va libérer un électron promotion de la bande de valence à la bande de conduction et laisser à sa place une charge positive appelée trou Sous l ? e ?et du champ appliqué au niveau de la grille zone de déplétion l ? électron va migrer à l ? interface entre le semiconducteur et l ? oxyde et rester piégé dans un puits de potentiel tandis que le trou va migrer vers l ? électrode de terre Le nombre d ? électrons qui peuvent ainsi être collectés dépend de Figure Schéma d ? une capacité MOS La grille G représente la zone photosensible tandis que les électrodes de source S et de drain D permettent de piéger les électrons dans le puits de potentiel situé sous chaque grille la contenance du puits qui est une fonction de la surface et de la tension appliquée à la grille ainsi que de l ? épaisseur de la couche d ? oxyde Si le principe de génération et de stockage d ? une charge à partir de l ? absorption d ? un photon leur est commun les capteurs CCD et CMOS présentent toutefois des di ?érences fortes dont la principale tient à la manière dont vont être transférées les charges piégées dans les puits de chaque pixel vers la partie électronique de façon à obtenir l ? image de la scène Chromaticité balance des blancs gamma contraste Évaluation des faibles et fortes luminances Analyse des couleurs Respect