Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Cet article est consacré aux détecteurs quantiques couvrant les domaines spectraux : ultraviolet, visible, très proche infrarouge. Il décrit les détecteurs les plus répandus, ou photodiodes, basés sur l'effet photovoltaïque dans des jonctions, de même que les détecteurs à effet photoélectrique externe, destinés à des applications plus spécifiques telles que la vision de nuit. Ces détecteurs, très utilisés dans les domaines civil, industriel, militaire et spatial, peuvent se présenter sous diverses formes : détecteurs unitaires, barrettes de détecteurs, multibarrettes, matrices et tubes de prise de vue bas niveau de lumière.
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This article is dedicated to quantum detectors encompassing the following spectral domains: ultraviolet, visible, very close infrared. It describes the most widely used detectors, or photodiodes, based on the photovoltaic effect in junctions, as well as the external photoelectric effect detectors, destined to more specific applications such as night vision. Widely used in the civil, industrial, military and space sectors, these detectors appear in various forms: unit detectors, array detectors, multiarray, photomultiplier tubes for low light.
Auteur(s)
-
Michel AYRAUD : Ingénieur de l'Institut des sciences de l'ingénieur de Montpellier (ISIM) - Expert dans le groupe de développement technologique à e2V Semiconductors - Actualisation de l'article de M. Gilles BOUCHARLAT paru en 1998.
INTRODUCTION
Cet article est consacré aux détecteurs quantiques couvrant les domaines spectraux : ultraviolet, visible, très proche infrarouge. Il décrit les détecteurs les plus répandus, ou photodiodes, qui sont basés sur l'effet photovoltaïque dans des jonctions, de même que les détecteurs à effet photoélectrique externe, destinés à des applications plus spécifiques, telles que la vision de nuit.
Ces détecteurs, très utilisés dans les domaines civil, industriel, militaire, spatial... peuvent se présenter sous diverses formes :
-
détecteurs unitaires ;
-
barrettes de détecteurs ;
-
multibarrettes ;
-
matrices ;
-
tubes de prise de vue bas niveau de lumière.
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 1998 par Gilles BOUCHARLAT, Jean-Pierre TRAHAND
DOI (Digital Object Identifier)
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2. Barrettes et matrices DTC/CCD
Historiquement, avant le début des années 1980, les seuls détecteurs utilisés pour l'imagerie étaient des dispositifs fonctionnant sous vide. On peut citer par exemple le vidicon qui était utilisé dans ses versions cible standard ou cible silicium, d'une part, et dans ses versions à balayage électromagnétique ou à balayage électrostatique, d'autre part. On peut considérer aujourd'hui que ce type de dispositif encombrant, fonctionnant sous vide et contrôlé par des tensions élevées n'a plus d'intérêt pratique pour l'imagerie dans le visible-très proche IR, ayant été remplacé par des capteurs matriciels à l'état solide (CCD, CMOS). Seuls subsistent quelques modèles travaillant dans l'infrarouge (cible PbS, jusqu'à 2,2 µm de longueur d'onde).
C'est pourquoi nous allons nous intéresser aux détecteurs CCD dans ce paragraphe.
Depuis longtemps, il existe des matrices de photodiodes, utilisées principalement pour des mesures. Pour être utilisée en imagerie, une matrice doit posséder au minimum environ 500 × 500, c'est-à-dire 250 000 photodiodes. Comme il n'est pas possible d'envisager un dispositif avec 250 000 sorties et 250 000 amplificateurs..., une matrice destinée à l'imagerie doit obligatoirement comporter son dispositif de lecture et de sérialisation des informations lues (13).
Il a fallu attendre l'apparition des dispositifs à transfert de charges pour pouvoir réaliser des imageurs solides performants. Ces dispositifs sont le fruit de travaux conduits indépendamment par Sangster, Laboratoires Philips à Eindhoven (BBD : Bucket Brigade Devices) et par Boyle et Smith, Bell Laboratories à Murray Hill (CCD : Charge Coupled Devices) pendant les années 1969 et 1970.
Le premier imageur 100 × 100 a été commercialisé en 1974 mais il a fallu attendre 1983 pour que des imageurs d'environ 500 × 380 points soient disponibles avec des performances raisonnables.
On peut considérer que, depuis 1985, les imageurs solides fournissent une image dont la qualité est suffisante pour avoir progressivement pris la place des dispositifs sous vide les ayant précédés.
2.1 Structure et mode de fonctionnement des dispositifs à transfert de charges
Les dispositifs à transfert de charges (DTC) [appelés Charge Coupled Devices (CCD) en anglais] sont des registres à décalage analogiques qui peuvent servir de ligne à...
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Barrettes et matrices DTC/CCD
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SAVELLI (M.), GASQUET (D.), ORSAL (B.) - Physique des dispositifs électroniques - [E 1 100] Traité Électronique (1996).
-
(2) - SAVELLI (M.), COMALLONGA (J.), BOGGIANO (L.) - Bruit de fond et mesures - [R310] [ R311], Traité Mesures électriques (1992)
-
(3) - PERMUY (A.), REZGUI, DONZIER - Capteurs à semi-conducteurs - [E 3 092] Traité Électronique (2004).
-
(4) - DANSAC (J.), COLLIN (P.), LE DORTZ (A.) - Systèmes optroniquessemi-actifs - [E 4 400], Traité Électronique (1996).
-
(5) - GAUSSORGUES (G.), MICHERON (F.), POCHOLLE (J.-P.), MEYZONNETTE (J.-L.) - Détecteurs infrarouges - [E 4 060], Traité Électronique (1996).
-
(6) - BOUCHARLAT (G.) - Dispositifs à transfert...
ANNEXES
Constructeurs - Fournisseurs
Cette liste n'est pas exhaustive.
Tubes vidicon
Narragansett imaging http://www.nimaging.com/products/
Barrettes et Matrices CCD
Dalsa Inc. http://www.dalsa.com
Fairchild Imaging http://www.fairchildimaging.com/
Kodak http://www.kodak.com
NEC Electronics http://www.necel.com
Perkin Elmer Optoelectronics (PEO) http://optoelectronics.perkinelmer.com/
Sony http://www.sony.net/Products/SC-HP/
Toshiba: http://www.toshiba.com/taec
Détecteurs unitaires
Hamamatsu Photonics K.K. http://www.hamamatsu.com/
Perkin Elmer Optoelectronics http://optoelectronics.perkinelmer.com/
Sensors Unlimited, Inc http://www.sensorsinc.com
Capteurs bas niveau de lumière
BURLE Electro-Optrics, Inc., fait partie de Photonis http://www.burle.com
Delft Electronic Products B.V., fait partie de Photonis http://www.dep.nl
Hamamatsu http://www.hamamatsu.com
ITT Industries http://www.ittnv.com
Perkin Elmer Optoelectronics (PEO) http://optoelectronics.perkinelmer.com/
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