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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Présentation
1. Détecteurs quantiques
Les détecteurs décrits dans cet article sont des détecteurs quantiques, c'est-à-dire qu'ils obéissent aux lois de la mécanique quantique régissant les niveaux d'énergie accessibles aux porteurs libres – électrons ou trous – dans les matériaux, et les échanges d'énergie possibles entre onde électromagnétique et matière. On s'intéressera essentiellement aux détecteurs photovoltaïques, qui utilisent l'énergie de chaque photon pour exciter une paire électron-trou dans une jonction (diode) (cf. article Capteurs à semi-conducteurs [E 3092]), mais aussi, pour la vision de nuit (§ 3.1), aux détecteurs à effet photoélectrique externe, où un photon incident extrait un électron d'un matériau (photocathode) à faible énergie d'extraction. Pour donner lieu à un phénomène détectable, il faut que l'énergie absorbée par un électron de la bande de valence soit supérieure à la largeur de la bande interdite du matériau considéré, afin de donner à cet électron la possibilité d'accéder à la bande de conduction. L'électron ainsi libéré de son niveau d'énergie naturel laisse place à un trou. Une paire électron-trou est alors engendrée dans le matériau, et on aura constitué un détecteur si on sait déceler l'apparition de cet électron ou de ce trou supplémentaire dans la structure. Sans action extérieure particulière, les électrons recouvrent leur niveau d'énergie c'est-à-dire que les électrons et les trous se recombinent en tendant vers l'équilibre thermodynamique. Les électrons et les trous sont mobiles dans un champ électrique et peuvent être séparés.
Le moyen couramment utilisé pour mettre en évidence l'apparition d'un électron supplémentaire dans la structure est une diode, c'est-à-dire un élément polarisé – ou dipôle – qui a la propriété de séparer les éléments d'une paire électron-trou grâce au champ électrique interne à la structure, créé dans cette...
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Détecteurs quantiques
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/
Photek...
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