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Récepteurs à transferts de charge (CCD)

Le détecteur CCD, pour l'anglais charge coupled device, assure la conversion d'un signal lumineux en un signal électrique. Cette technique introduite en 1969 est en usage en astronomie depuis la fin des années 70, fournissant des détecteurs pour les domaines visible, infrarouge et proche UV.

Le fonctionnement d'un détecteur CCD peut être ainsi résumé :

• Chaque pixel de la matrice CCD correspond à un élément semi-conducteur en sandwich dans un condensateur électrique.
• Un photon incident crée un photo-électron, lorsqu'il apporte à un électron du matériau semi-conducteur l'énergie nécessaire pour franchir le seuil énergétique (gap).
• Les photo-électrons sont stockés dans le puits de potentiel qu'est le pixel convenablement polarisé.
• La lecture de ces photo-électrons est commandée par polarisation via des transistors à effet de champ. Elle a lieu soit directement, un obturateur cachant la source, soit par transfert de trame. Dans ce dernier cas, une moitié de la surface du CCD est réservée à la collecte du signal; l'autre moitié n'est jamais éclairée, mais recueille les photo-électrons de la partie réceptrice, avant la lecture complète et le transfert des charges vers l'étage d'amplification.

Définition des pixels

Une caméra CCD comprend des lignes et des colonnes, définissant les pixels. Le principe de lecture d'une CCD conduit à définir les bornes des colonnes par un dopage p gravé dans le silicium. En revanche, les bornes des lignes sont définies par une polarisation commandée. Le puits de potentiel qu'est un pixel est statique dans la phase d'acquisition du signal scientifique, puis variable pendant la lecture des pixels.