Structure MOS - CCD

Introduction - Définitions

Description

Fonctionnement

Structure MOS réelle

Dispositifs CCD

Conclusions Exercices


Structure MOS- Dispositifs C.C.D. 7.5 dispositifs C.C.D..

Le CCD : dispositif à transfert de charge (Charge Coupled Device) est réalisé à partir de structures M.O.S. Il est principalement utilisé pour les rétines de caméra vidéo et les lignes à retard analogiques.

Ce composant est constitué d'une succession de capacités MOS suffisamment proches les unes des autres pour leur zones désertées puissent se toucher.

7.5.1. Stockage des charges.

t = 0

A t = 0, appliquons sur la capacité M.O.S. précédente un echelon de tension :

VG > VTH

Sous la grille, apparaît dans le semiconducteur (type " P" ) une ZCE de profondeur importante :

Qm = - QW

On obtient un 'puits" de potentiel vide de porteurs libres

Si on laisse le système évoluer dans le temps en maintenant la tension VG , les porteurs minoritaires créés par l'agitation thermique vont venir s'agglutiner sous la grille à l'interface isolant semiconducteur : la couche d'inversion se forme.

0 < t < ts

L'épaisseur du puits de potentiel diminue au fur et à mesure de l'apparition de la couche d'inversion :

le temps nécessaire pour l'établissement complet de la couche d'inversion est appelé temps de stockage : tS .

C'est le temps nécessaire pour que la densité des porteurs négatifs = dopage du semiconducteur :

(cm-3 ) = NA

Gth : taux de génération thermique des porteurs minoritaires est donné dans le cas où l'on se trouve dans une zone désertée par :

Gth = ni/2q

t > ts

ni : nombre intrinsèque.

q : durée de vie des porteurs minoritaires.

Dans le cas d'un silicium de bonne qualité, q = 10 µs, ts est de l'ordre de la minute.

ni augmente exponentiellement avec la température, on augmente fortement le temps de stockage en diminuant la température de fonctionnement de la structure.

Dans les dispositifs à transfert de charge (C.C.D.) on utilise la durée de ce temps de stockage pour injecter (électriquement ou optiquement) des charges Qinj proportionnellement au signal utile.

 

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Dernière mise à jour : le   10-Mai-2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX