FR2682813A1 - Dispositif de visualisation de rayonnements infra-rouges. - Google Patents

Abstract

Ce dispositif comprend un réseau d'éléments détecteurs de rayonnement infra-rouge et un circuit de traitement de signal comprenant des lignes parallèles (30) de transfert de charge. Les éléments détecteurs (10), par exemple photodiodes au tellurure de mercure cadmium, sont couplés aux lignes (30) via des portes d'entrée (61) en des emplacements (2,3), espacés le long des lignes (30) et associés à des groupes particuliers (a à z) d'électrodes d'horloge (31 à 34) des lignes (30). Une électrode (62) de stockage de signal de fond et une porte de seuil (63) se trouvent à chaque emplacement (2,3) pour soustraire un niveau donné (77) de signal de fond du signal de charge et ainsi de ne transférer que la partie (78) du signal de charge restant après la soustraction. Afin de réduire le pas des éléments détecteurs (10) et des lignes parallèles (30) et d'accroître la capacité de charge des lignes (30), l'électrode de stockage de signal de fond (62) en chaque emplacement (2, 3) est formée par au moins, une partie d'au moins une des électrodes d'horloge (31 à 34) de la ligne (30) associée. Le puits de stockage (72) sous cette électrode d'horloge est couplé à l'élément détecteur (10) associé par la porte d'entrée (61) et à un puits (74) de stockage de signal restant par la porte de seuil (63). La porte (63) et l'électrode (64) de stockage de signal restant peuvent aussi être formées par au mains une partie d'électrode (31 à 34). Après recueil de la charge de signal restant (78) dans le puits (74) de signal restant mais avant de le transférer le long de la ligne (30), la charge soustraite (77) est drainée de la ligne(30), soit le long d'elle, soit transversalement aux lignes (30) ou via les éléments détecteurs (10). Application: Détection infra-rouge.

Description

-1 - "Dispositif de visualisation de rayonnements infra-rouges"

La présente invention se rapporte à un dispo-

sitif de visualisation de rayonnements infra-rouges comprenant un réseau d'éléments détecteurs de rayonnements infra-rouges (par exemple, en téllurure de mercure

cadmium) et un circuit de traitement de signal (par exem-

ple, sur un substrat au silicium) destiné fournir un signal de sortie représentatif de l'image du rayonnement

incident sur le réseau.

L'article intitulé "Source-coupled Hg Cd Te Staring Hybrid Focal Planes for Tactical Applications" par K Chow, J D Blackwell, J P Rode, K H Seib et W.N Lin, Volume 267, pages 12 à 17 des compte-rendus de la SPIE (Society of Photo-optical Instrumentation Engineers) Technical Symposium ( 1981), Los Angeles, décrit

un dispositif de visualisation de rayonnements infra-

rouges comprenant un réseau d'éléments détecteurs de

rayonnements infra-rouges dans lequel des signaux de char-

ge sont engendrés par un rayonnement infra-rouge incident, et un circuit de traitement de signal destiné à fournir

un signal de sortie représentatif de l'image du rayonne-

ment incident sur le réseau Ce circuit comprend des lignes parallèles de transfert de charge comprenant chacune une rangée d'électrodes d'horloge qui sont montées en groupes afin de permettre le transfert de charge le long de la ligne par l'application de tension d'horloge aux électrodes d'horloge Les éléments détecteurs de

rayonnement sont couplés aux lignes de transfert de char-

ge par l'intermédiaire de portes d'entrée en des emplace-

ments qui sont espacés le long des lignes parallèles de transfert de charge et qui sont associés aux groupes particuliers d'électrodes d'horloge A chacun des dits emplacements, se trouvent une électrode de stockage de signaux de fond et une porte de seuil afin de soustraire un niveau déterminé de signaux de fond du signal de charge en cet emplacement de sorte que n'est transférée que la portion du signal de charge qui reste après la

dite soustraction, la charge de signaux de fond soustrai-

te étant maintenue dans un puits de stockage de signaux de fond audessous de l'électrode de stockage de signaux de fond au cours de la soustraction La soustraction de signaux de fond est en général appelée en littérature

anglaise "charge-skimming" c'est-à-dire écumage de charge.

Ce dispositif connu est constitué par un réseau

de 32 x 32 éléments détecteurs photovoltaiques formés.

dans une couche de téllurure de mercure cadmium sur un substrat de téllurure de cadmium qui est transparent au rayonnement infra-rouge Le circuit de traitement du

signal est constitué par un substrat de silicium et pos-

sède 32 lignes parallèles de dispositifs à couplage de

charges -CCD suivant la désignation anglaise qui corres-

pondent aux 32 rangées du réseau d'éléments détecteurs.

Ces lignes parallèles CCD constituent des entrées paral-

lèles des signaux de charge dérivés à partir des 32 ran-

gées d'éléments détecteurs vers un dispositif ultérieur à couplage de charges qui fournit une sortie en séries de chaque colonne en succession Les éléments détecteurs sont fixés au substrat de traitement du signal dans la zone des lignes parallèles CCD et connectés aux portes

d'entrée par l'intermédiaire d'un réseau correspondant-.

de connexions d'entrée Le pas centre à centre des con-

nexions d'entrée (et aussi des éléments détecteurs) est

68 micromètres.

Le traitement par soustraction de signaux de fond des signaux de charge dans ce dispositif améliore la portée dynamique effective du CCD Ainsi, comme cela est bien connu, la charge représentant une information

utile de l'image du rayonnement incident peut être mas-

quée par l'accumulation à un haut niveau de charges indé-

sirables représentant soit des pertes de courant dans les éléments détecteurs, soit un rayonnement ambiant élevé incident sur les éléments détecteurs Le premier -3- se traduit par le fait que des charges sont recueillies même en l'absence de rayonnement incident tandis que le second se produit,tout spécialement dans la bande passante de rayonnement de 8 à 12 micromètres, lorsque l'environnement dans une scène observée par le dispositif de visualisation apporte un haut degré de rayonnement, de

sorte que le contraste de la scène est faible et la quan-

tité de signal présentant un intérêt est seulement une très petite part du rayonnement total qui parvient au réseau Ces deux types de charges indésirables peuvent

être appelés charges de signaux de fond Grâce à l'élec-

trode de stockage de signaux de fond et à la porte de seuil montées d'une manière connue, au moins une partie significative de la dite charge de signaux de fond est

soustraite à la connexion d'entrée et n'est pas transfé-

rée dans les lignes parallèles CCD Ainsi que cela est représenté dans les figures 2 et 3 du document précité, ceci rend nécessaire de former à chaque emplacement

d'entrée entre les lignes parallèles CCD un circuit d'en-

trée comprenant plusieurs électrodes et ayant une porte d'entrée, un puits de stockage de signaux de fond, une porte de seuil, un puits de stockage pour le signal restant ainsi qu'un MOSFET destiné à drainer les charges de signaux de fond soustraites du puits de stockage de

signaux de fond.

Avec de tels réseaux de visualisation dans le plan focal, il est généralement désirable de collecter

et d'intégrer les charges provenant des éléments détec-

teurs pendant une durée aussi longue que cela est compa-

tible avec le temps de lecture pour les lignes CCD Ceci nécessite une grande capacité de charges pour le puits de stockage de signaux de fond et, à un degré moindre, pour le puits de stockage du signal restant Toutefois, il est généralement indésirable d'accroître la dite capacité de charges en augmentant la surface des électrodes entre les lignes CCD, car ceci augmenterait le pas des éléments -4- détecteurs et par suite la superficie du réseau d'éléments détecteurs et/ou restreindrait la zone des électrodes d'horloge des lignes CCD et par suite la capacité de

charges maximum du signal qui peut être soumise à horlo-

ge le long de ces lignes parallèles CCD En général, il est désirable d'avoir un pas centre à centre très petit, par exemple un pas d'au maximum 50 micromètres, tout en obtenant également une grande capacité de charges de

signal pour les lignes CCD.

Selon la présente invention, le dispositif de visualisation de rayonnement infra-rouge comprend un réseau d'éléments détecteurs de rayonnement infra-rouge dans lequel des signaux de charge sont engendrés par

le rayonnement infra-rouge incident, un circuit de trai-

tement de signal destiné à fournir une tension de sortie représentative de l'image de rayonnement incident sur le réseau, le dit circuit comprenant des lignes parallèles de transfert de charge comprenant chacune une rangée

d'électrodes d'horloge qui sont montées en groupes permet-

tant le transfert de charges le long de la ligne par l'ap-

plication de tensions d'horloge aux électrodes d'horloge, les éléments détecteurs de rayonnement étant couplés aux lignes de transfert de charge par l'intermédiaire de portes d'entrée en des emplacements qui sont espacés le long des dites lignes parallèles de transfert de charge

et qui sont associés avec des groupes particuliers d'élec-

trodes d'horloge, une électrode de stockage de signaux de fond et une porte de seuil étant présentes en chacun des dits emplacements afin de soustraire un niveau déterminé

de signaux de fond des signaux de charge en cet emplace-

ment afin de transférer seulement la partie du signal de charge qui reste après la dite soustraction, les charges de signaux de fond soustraites étant conservées dans un

puits de stockage de signaux de fond au-dessous de l'élec-

trode de stockage de signaux de fond au cours de la sous-

traction, caractérisé en ce que l'électrode de stockage de signaux de fond en chaque emplacement est formée par au moins une partie d'au moins une des électrodes d'horloge de la ligne parallèle de transfert de charge associée, et en ce que le puits de stockage de signaux de fond au-dessous d'au moins l'une des dites électrodes d'horloge est couplée à l'élément détecteur associé de

rayonnement par la porte d'entrée et à un puits de sto-

ckage de signaux restants par la porte de seuil, la char-

ge soustraite de signaux de fond étant drainée de la ligne de transfert de charge après avoir recueilli les charges du signal restant dans le puits de stockage du signal restant mais avant de transférer les charges du signal restant le long de la dite ligne de transfert de charge. Un tel dispositif de visualisation selon la

présente invention peut avoir, à chaque emplacement d'en-

trée de l'élément détecteur, une capacité de charge éle-

vée pour le puits de stockage de signal de fond formé au-dessous d'une ou plusieurs des électrodes d'horloge des lignes parallèles de transfert de charge tout en présentant en même temps une géométrie compacte qui ne nécessite pas en vue de la soustraction du signal de fond l'aménagement d'un espacement important entre les lignes parallèles de transfert de charge Ainsi, les lignes

parallèles de transfert de charge peuvent avoir une capa-

cité élevée de transfert de charge, et de larges paquets de charges du signal restant peuvent être transférés le long de ces lignes parallèles vers une ligne de transfert de charge à sortie en série En outre, grâce à un tel

montage, la charge du signal de fond dans le puits de sto-

ckage du signal de fond peut être drainée de la ligne de transfert de charge d'une façon qui est comparativement

simple et qui ne demande pas d'ajouter un MOSFET d'élimi-

nation de signal de fond à l'emplacement des connexions

d'entrée.

Ainsi, dans un montage particulièrement avan-

tageux selon la présente invention, la charge du signal -6- de fond est drainée transversalement par rapport aux lignes de transfert de charge en ménageant des portes de transfert entre les lignes parallèles de transfert de charge pour coupler ensemble les puits de stockage du signal de fond des lignes adjacentes de transfert de charge Etant donné que de telles portes ne servent pas elles-mêmes comme puits de stockage, on peut les monter

d'une manière très compacte, ce qui demande peu d'espa-

cement entre les lignes adjacentes de transfert de charge.

Suivant une variante selon l'invention, au mo-

yen de tensions d'horloge qui sont appliquées aux électro-

des d'horloge, la charge du signal de fond soustraite est drainée le long des lignes de transfert de charge avant que ne soit transférée la charge du signal restant le long des dites lignes Dans ce cas, la charge de signal de fond peut être drainée dans la même direction que la charge du signal restant Suivant une variante, il peut être drainé dans la direction opposée et vers l'extrémité opposée des lignes provenant de la direction de transfert pour la charge du signal restant, et on peut placer un drain à porte à cette extrémité opposée de chacune des

lignes parallèles de transfert de charge.

Il est également possible de drainer la charge

de signal de fond via les éléments détecteurs de rayon-

nement en commutant les tensions appliquées aux éléments détecteurs de rayonnement et aux électrodes fournissant

les portes d'entrée Un tel montage est décrit et reven-

diqué dans la demande de brevet britannique déposée le même jour, (sous le NO 82 21786) qui est porteuse du même titre Ce mode particulièrement avantageux de drainage ne

requiert aucun composant supplémentaire de circuit inté-

gré dans le substrat de traitement de signal à chaque emplacement d'entrée tandis que le drainage de la charge

de signal de fond s'effectue néanmoins à chaque emplace-

ment d'entrée de telle sorte que le drainage du signal de fond peut être effectué dans un temps plus court que -7-

lorsqu'on effectue le drainage par les lignes de trans-

fert de charge.

Afin d'obtenir une grande capacité de charge pour le puits de stockage du signal de fond, il est préférable que l'électrode de stockage de signal de fond à chaque connexion d'entrée soit formée par au moins une partie d'au moins deux électrodes d'horloge Dans ce cas, il peut être nécessaire de former le puits de stockage du signal restant soit au- dessous d'une électrode de stockage de signal qui est placée sur un côté d'au moins une partie d'une électrode d'horloge ou au-dessous d'une partie d'une électrode d'horloge qui puisse être utilisée séparément comme horloge Ainsi, une des électrodes d'horloge peut être divisée en trois parties servant

distinctement d'horloge dont (pendant l'opération d'écu-

mage de charge) la première constitue une partie de -

l'électrode de stockage de signal de fond, la seconde constitue la porte de seuil et la troisième constitue une électrode de-stockage de signal au-dessous de laquelle

on peut former le puits de stockage du signal restant.

Quand l'opération d'écumage de charge est terminée, les trois parties de l'électrode peuvent être utilisées comme horloge à la même tension de telle sorte qu'elles puissent

se comporter comme une électrode unique pendant l'opéra-

tion de transfert de charge.

Il est également possible de former le puits de stockage de signal de fond au-dessous d'une électrode

d'horloge, le puits de stockage du signal restant au-

dessous d'une autre électrode d'horloge et d'utiliser une

électrode d'horloge intermédiaire de la ligne de trans-

fert de charge pour constituer la porte de seuil Un avan-

tage d'un tel arrangement consiste dans le fait qu'on peut éviter une structure compliquée d'électrodes d'horloge

pour les lignes parallèles de transfert de charge.

Le circuit de traitement du signal comprenant les lignes parallèles de transfert de charge peut être -8- constitué sur un substrat distinct (par exemple le silicium) auquel les éléments détecteurs de rayonnement (par exemple du téllurure de mercure cadmium) sont

fixés dans la zone qui comprend les dites lignes paral-

lèles de transfert de charge, le substrat ayant un réseau de connexions d'entrée qui correspond au réseau d'éléments détecteurs de rayonnement et qui connecte les éléments détecteurs aux portes d'entrée en chacun des dits emplacements On peut obtenir dans ce cas une géométrie particulièrement compacte, surtout quand en chacun des emplacements des connexions d'entrée une des électrodes d'horloge a un évidement sur un côté, et la connexion d'entrée et la porte d'entrée sont situées

dans le dit évidement.

La présente invention sera mieux comprise a l'aide des modes de réalisation qui vont être décrits

ci-après à titre d'exemples non limitatifs, en se réfé-

rant aux dessins schématiques dans lesquels: La figure 1 est une vue avec coupe partielle et une vue en perspective partielle d'une partie d'un dispositif de visualisation de rayonnement infra-rouge

d'un montage selon la présente invention.

La figure 2 est une représentation schémati-

que d'un tel dispositif selon l'invention.

La figure 3 a est un schéma simplifié en coupe transversale à travers l'une des lignes parallèles CCD du dispositif de la figure 2, et qui montre en outre le profil du puits de potentiel pendant l'intégration de charge et la soustraction du signal de fond; Les figures 3 b à 3 e montrent les profils du puits de potentiel dans la coupe transversale de la figure 3 a à des stades consécutifs dans la séquence de fonctionnement; La figure 4 est une vue plane d'une partie des lignes CCD d'un tel dispositif selon l'invention -9 - qui possède un puits de stockage du signal restant situé sur le câté et qui montre en outre la phase d'intégration de charge et de soustraction du signal de fond pendant le fonctionnement; La figure 5 est une vue plane d'une des lignes parallèles CCD d'un autre dispositif selon l'invention

qui possède un puits de stockage du signal restant, cons-

titué par une partie pouvant séparément fonctionner comme horloge d'une des électrodes d'horloge de la ligne CCD et qui montre en outre la phase d'intégration de charge du signal et l'étage de soustraction du signal de fond en fonctionnement; La figure 6 est une vue plane d'une partie de la figure 5 mais qui montre le fonctionnement suivant l'horloge des charges le long de la ligne CCD; La figure 7 est une vue plane d'une partie de deux lignes parallèles CCD adjacentes munies de portes intermédiaires de transfert destinées a drainer la charge du signal de fond transversalement par rapport aux lignes

parallèles CCD.

Il doit être noté que toutes les figures ne sont que des diagrammes et ne sont pas dessinées à l'é chelle:

certaines dimensions de certaines parties ont été forte-

exagérées a la fois dans un souci de clarté et de commo-

dité dans le dessin Les mêmes repères numériques utili-

sés dans un mode de réalisation sont généralement repris

pour se référer à des parties correspondantes ou simi-

laires d'autres modes de réalisation.

Le dispositif de visualisation de rayonnement

infra-rouge des figures 1 et 2 comprend un réseau d'élé-

ments 10 détecteurs de rayonnement infra-rouge dans lequel des signaux de charge sont engendrés par un rayonnement incident 25 infra-rouge et un substrat 1 comprenant un circuit de traitement de signal qui fournit un signal de

sortie représentatif de l'image de rayonnement 25 inci-

-10-

dente sur le faisceau Ce circuit de substrat com-

prend des lignes parallèles 30 de transfert de char-

ge dont chacune comprend une rangée d'électrodes d'horloge 31 à 34 qui sont montées en groupes de a à z (figure 2) en qualité de dispositif à couplage

de charge CCD (par exemple des groupes de quatre élec-

trodes pour un dispositif à couplage de charge à qua-

tre phases) afin de permettre le transfert de charge

le long de la ligne par application de tensions d'hor-

loge (par exemple 0 ( 1), 0 ( 2), 0 ( 3) et 0 ( 4) pour

un CCD à quatre phases) à ces électrodes d'horloge.

La coupe transversale de la figure 1 est effectuée selon la largeur de deux lignes entières 30 et une partie d'une ligne 30, les dites lignes s'étendant parallèlement l'une par rapport à l'autre dans la direction perspective du dessin de la figure 1 Dans cette coupe transversale en travers des lignes 30,

seules deux des électrodes d'horloge sont représen-

tées, à savoir les électrodes 32 et 33 Dans le cas

du montage de la figure 7, seule l'électrode d'hor-

loge 32 serait vue dans la figure 1.

Des éléments détecteurs de rayonnement 10 sont fixés au substrat 1 du circuit dans la zone qui comprend les dites lignes 30 parallèles de transfert de charge Aux emplacements qui sont associés aux groupes individuels a à z de ces électrodes d'horloge 31 à 34 et qui sont espacés le long des lignes de transfert de charge 30 (c'est-à-dire dans la direction perspective du dessin de la figure 1) se trouve un réseau de connexions d'entrée 2,3 qui correspond au

réseau des-éléments détecteurs 10 Les éléments dé-

tecteurs 10 sont connectés aux lignes de transfert de charge 30 par l'intermédiaire de ces connexions

d'entrée 2,3 et des portes d'entrée 61 La coupe trans-

versale de la figure 1 est prise à travers deux de

telles connexions d'entrée 2,3 qui, comme c'est re-

-11 -

présenté dans le dessin, comprennent une électrode mé-

tallique 3 en contact avec une région 2 de contact semi-

conductrice fortement dopée (N+).

A part le circuit de traitement de signal du substrat 1, qui comme on va le décrire ci-après, est conçu et organisé pour constituer un dispositif selon

la présente invention, la structure particulière du dis-

positif représenté à la figure 1 est semblable à celle décrite dans la demande de brevet britannique publiée GB-A 2 095 905 Ainsi, les éléments détecteurs 10 sont

des photodiodes formées dans un corps commun 11 de ma-

tériau sensible à l'infra-rouge, par exemple du telluru-

re de mercure cadmium La masse 14 du corps 11 est d'un type de conductivité donné, et chaque élément détecteur 10 comprend une région 13 du type de conductivité opposée qui forme avec la masse 14 une jonction p-n 12 destinée

à détecter les porteurs de charge engendrés dans les ma-

tériaux sensibles à l'infra-rouge par le rayonnement infra-rouge 25 La composition du matériau peut être choisie pour répondre à la radiation 25 dans, par exemple, la bande passante de 8 à 14 micromètres, ou bien la bande passante de 3 à 5 micromètres Ces diodes 10 détectrices d'infra-rouge ont une métallisation d'électrode 23 et 24 qui contacte respectivement les régions 13 et la masse 14 Les couches isolantes de passivation 16 et 17 sont présentes sur les surfaces principales opposées des corps

11 de l'élément détecteur.

Le corps de l'élément détecteur 11 est fixé au substrat 1 du circuit qui est typiquement un silicium

monocristallin, au moyen d'une couche adhésive 18 élec-

triquement isolante Un réseau d'ouvertures 20 s'étend à travers l'épaisseur du corps 11 et aussi à travers la

couche adhésive afin d'atteindre les électrodes 3 de con-

nexion d'entrée exposées sur la surface principale supé-

rieure du substrat 1 Chacune des ouvertures 20 est asso-

ciée à une diode détectrice 10 et l'espacement centre à -12- centre de ces ouvertures 20 dans le dispositif de la figure 1 peut être, par exemple, 50 micromètres Les régions 13 de diodes détectrices s'étendent à travers

l'épaisseur du corps 11 sur les côtés latéraux des ou-

vertures 20 et sont électriquement connectées aux élec-

trodes de connection d'entrée 3 des lignes parallèles CCD 30 du substrat 1 par la métallisation 23 qui est localisée dans ces ouvertures 20 La métallisation 24

peut contacter la masse 14 autour de la totalité des pa-

rois extérieures du corps il et s'étendre au-dessus de

ces parois latérales afin de contacter une trace de mé-

tallisation 4 exposée sur la surface principale supérieure du substrat 1 La piste 4 constitue une borne commune pour toutes les diodes détectrices 10 du réseau et elle est connectée à une source de tension constante 50 ou

bien elle peut être connectée à un générateur 50 d'impul-

sions de tension dont on décrira ci-après la fonction.

Pour d'autres détails sur la réalisation et le procédé de fabrication qui peut être employé pour le dispositif

de la figure 1, il convient de se référer à la dite de-

mande de brevet britannique GB-A 2 095 905.

Comme le représente la figure 2, le circuit de

traitement de signal sur le substrat 1 comprend un dispo-

sitif à couplage de charges parallèle-série dans lequel les lignes parallèles CCD 30 correspondent à des rangées du réseau d'éléments détecteurs et fournit des entrées parallèles des signaux de charge à partir de ces rangées Jusqu'à un dispositif 40 supplémentaire à couplage de charges, lequel fournit une tension-série O/P de chaque colonne successivement Dans le cas d'un réseau de diodes détectrices 10 32 x 32, il y a 32 lignes parallèles CCD et 32 groupes a à z d'électrodes d'horloge 31 à 34 le long de chaque ligne CCD 30 D'une manière semblable, il

y a 32 connexions d'entrée 2,3 à partir des diodes détec-

trices 10, espacées le long de chaque ligne 30 Dans un

but de commodité et de clarté, la figure 2 montre seule-

-13- ment quelques diodes détectrices 10, des groupes a à z et des connexions d'entrée 2,3, mais ne montre pas la totalité des électrodes d'horloge 31 à 34 à travers la

largeur totale des lignes CCD 30.

La charge est soumise à l'horloge le long des lignes de transfert de charge 30 sous l'action d'un CCD à quatre phases dont les tensions d'horloge 0 ( 1), 0 ( 2), 0 ( 3) et 0 ( 4) sont appliquées aux électrodes d'horloge 31 à 34 à partir d'un générateur d'impulsions 35 La charge transférée le long des lignes 30 est introduite

dans un puits de potentiel situé au-dessous d'une élec-

trode d'horloge 42 de la ligne CCD 40 de tension de sor-

tie Cette ligne CCD 40 peut aussi être du type à quatre phases et la charge est commutée tout au long d'elle par des tensions d'horloge 0 ' ( 1), O ' ( 2), 0 ' ( 3) et 0 ' ( 4) qui sont appliquées aux électrodes d'horloge 41 à 44 à partir d'un générateur d'impulsions 52 Le signal de sortie peut être détecté de manière connue en utilisant

un transistor 48 à effet de champ à porte de sortie iso-

lée séparé de l'électrode d'horloge finale 44 par une

porte de sortie 45 reliée à un générateur d'impulsion 53.

Lorsque le signal de sortie est lu grâce au transistor 44 le potentiel de sortie est remis à O d'une manière connue par l'intermédiaire d'un nouveau transistor à effet de

champ 49 à porte isolée connecté à un générateur d'im-

pulsions 54 La charge peut être transférée directement à partir du dessous de la dernière électrode d'horloge

34 de chaque ligne 30 au-dessous des électrodes d'horlo-

ge d'entrée 42 de la ligne 40 ou bien ce transfert de charge peut être commandé d'une manière connue par une tension d'horloge à travers un tampon intermédiaire ayant

une porte d'entrée et une porte de sortie Tous les géné-

rateurs d'impulsion 50, 51, 52, 53 et 54 ainsi que les transistors 48 et 49 peuvent être formés dans le substrat 1 en utilisant une technologie connue, les générateurs d'impulsions étant situés dans des zones périphériques -14- du substrat 1 a l'extérieur de la zone qui comprend

les lignes de transfert de charge 30 et 40.

Les lignes de transfert de charge 30 à 40

peuvent être conçues comme un CCD à canal de surface.

Toutefois, d'une manière préférentielle, les lignes 30 à 40 sont constituées par un canal enterré ou "CCD à

canal dans la masse" permettant une efficacité de trans-

fert de charge, une vitesse, et une capacité de charge supérieures La figure 1 représente un tel dispositif à

canal enterré dans lequel la-ligne de transfert de char-

ge comprend une région 26 de canal de type N à déplétion

complète, dans laquelle les puits de potentiel sont for-

mes en dessous des électrodes d'horloge 31 à 34 La ré-

gion de canal 26 de type N est constituée dans un subs-

trat de silicium à faible-dopage de type p La configura-

tion de la région de canal 26 de type N dans le substrat 1 correspond au format parallèle-série des lignes 30 et

Une région d'isolement de type p à fort dopage s'é-

tend autour de la périphérie de cette région 26 de type N dans le substrat de type p Les électrodes d'horloge

31 à 34 et 41 à 44, de même que d'autres électrodes four-

nissant les portes et des électrodes de stockage sont typiquement constituées par du silicium polycristallin dopé et sont isolées de la surface du substrat de sili-

cium par une couche dialectrique isolante, en particulier de dioxide de silicium Ces électrodes sont séparées

l'une de l'autre et pour la majeure partie sont aussi re-

couvertes par un matériau électriquement isolant tel que du dioxidè de silicium Le matériau électriquement isolant sur la surface du substrat de silicium est désigné par le repère numérique 5 sur la figure 1 En général, il est

souhaitable qu'il y ait un léger chevauchement des élec-

trodes d'horloge adjacentes des lignes des dispositifs

à couplage de charges, et ceci peut être réalisé de maniè-

re usuelle en formant des électrodes alternées adjacentes (par exemple les électrodes 31, 33 et 42, 44) dans une -15- deuxième phase de déposition après avoir formé une couche

isolante sur les autres électrodes d'horloge déposées préa-

lablement (par exemple les électrodes 32, 34, 41 et 43) Toute-

fois, un tel chevauchement n'est pas représenté sur les dessins

dans un seul but de clarté.

Dans le montage des figures 1 et 2, tout le signal de charge développé aux connexions d'entrée 2 et 3 par les diodes détectrices 10 n'est pas transféré le long des lignes parallèles CCD 30 Ainsi, le signal de charge issu des diodes détectrices contient un niveau élevé de charges de signal de fond qui

provient à la fois d'une perte de courant dans les diodes dé-

tectrices et d'un faible contraste thermique dans la scène qui

est analysée Au moins une portion significative de cette char-

ge de signal de fond est soustraite à chaque connexion d'entrée

* en utilisant un schéma de soustraction de signal de fond con-

formément à la présente invention Des exemples particuliers de montage spécifique d'une porte d'entrée 61, d'une électrode 62 de stockage de signal de fond, d'une porte de seuil 63 et d'une électrode 64 de stockage de signal restant destinée à réaliser

une telle soustraction de signal de fond conformément à l'in-

vention sont représentés sur les figures 4, 5, 6 et 7 Cepen-

dant, les principes généraux et la séquence de fonctionnement

pour une telle soustraction de bruit de fond sera d'abord décri-

te en se référant aux figures 3 a à 3 e Dans un simple but de clarté dans le dessin, le montage de la porte de seuil 63 et de

l'électrode 64 de stockage du signal restant à chaque emplace-

ment de connexion d'entrée associé avec les groupes individuels d'électrodes a à z n'est pas représenté sur la figure 2 En outre, comme on va le décrire en se référant à la figure 7, point n'est besoin d'une porte d'entrée distincte 63, d'une électrode

64 et d'un générateur d'impulsions 57.

La figure 3 a est une coupe transversale schématique simplifiée en travers d'une des lignes parallèle CCD 30, montrant une connexion d'entrée 2,3 en un emplacement -16- le long de la ligne 30, et montrant également une électrode 62 de stockage de signal de fond, une porte

d'entrée 61 entre la connexion d'entrée 2,3 et l'élec-

trode 62 de stockage de signal de fond, et une porte de seuil 63 entre l'électrode 62 de stockage de signal de

fond et une électrode 64 de stockage de signal La flè-

che 75 illustre le recueil et l'intégration du signal de

charge provenant de la diode détectrice 10 en cet empla-

cement Durant cette phase, la diode détectrice 10 est maintenue dans une condition de polarisation générale O par des tensions Appliquées à la connexion commune 4 et

à la porte d'entrée 61; dans un exemple typique de mon-

tage CCD à canal N enterré selon la figure 1, la conne-

xion 4 de la diode détectrice peut être maintenue à en-

viron + 5 volts par la source de tension constante 50 ou

bien par le niveau de tension de repos du générateur d'im-

pulsion 50, et un niveau de tension supérieur (par exem-

ple de l'ordre de + 8 volts) est appliquée à la porte d'entrée 61 à partir du générateur 56 afin de fournir la tension de seuil de la porte 61 Le courant de photon

engendré par le rayonnement circule ensuite par la con-

nexion d'entrée 2,3 dans les puits de stockage comme in-

diqué par la flèche 75.

L'électrode 62 de stockage de signal de fond et la porte de seuil 63 servent à soustraire un niveau de

signal de fond déterminé du signal de charge à la conneç-

xion d'entrée 2,3 afin de ne transférer que la partie du signal de charge restant après la dite soustraction Une telle soustraction est également connue sous le vocable

"écumage de signal de charge" (charge-signal skimming).

La charge de signal de fond soustraite est maintenue dans un puits de potentiel 72 au-dessous de l'électrode 62 de stockage de signal de fond pendant l'écumage, tandis que la charge restante de signal utile qui est "écumée" du signal de fond est collectée dans un puits de potentiel 74 au-dessous de l'électrode 64 de stockage de signal -17- restant Dans la figure 3 a, la flèche 76 représente cet écumage de charge Les niveaux de charge dans le puits 72 de stockage de signal de fond et le puits 74 de

stockage de signal restant sont représentés par les li-

gnes 77 et 78 respectivement.

Selon la présente invention, l'électrode 62 de stockage de signal de fond en chaque emplacement de connexion d'entrée le long des lignes parallèles CCD 30 est formée par au moins une partie d'au moins une des électrodes 32,33,34 d'horloge des lignes 30 de transfert

de charge associées, ainsi que le montre la figure 3 a.

La profondeur du puits 72 de stockage de signal de fond au-dessous d'au moins une des électrodes d'horloge 32, 33, 34 est commandée par la tension d'horloge 0 ( 2),

0 ( 3), 0 ( 4) appliquée à la dite électrode par le géné-

rateur d'impulsions 51 de sorte que quand deux ou plu-

sieurs électrodes d'horloge 32, 33, 34 sont utilisées comme électrodes de stockage de signal de fond, leurs tensions 0 ( 2), 0 ( 3), 0 ( 4) sont soumises à tension d'horloge ensemble pendant le stockage de signal de fond et la phase d'écumage afin de constituer un puits commun

de potentiel 72 au-dessous de ces au moins deux électro-

des 32, 33, 34 Le puits 72 de stockage de signal de fond au-dessous d'au moins une électrode d'horloge 32, 33, 34 est couplé à la connexion d'entrée 2,3 par la porte d'entrée 61 et au puits 74 de stockage de signal restant

par la porte de seuil 63 Bien que cela ne soit pas repré-

senté sur la figure 3, la porte de seuil 63 et l'électro-

de 64 de stockage de signal restant peuvent être aussi formées par au moins une partie distinctement soumise à tension d'horloge d'au moins une électrode d'horloge 32, 33, 34 de la ligne CCD 30 ainsi que cela sera décrit en

détail plus loin.

Pendant l'intégration du signal de charge et l'étage d'écumage représentés dans la figure 3 a, le potentiel

appliqué à la porte d'entrée 61 par un générateur d'im-

-18-

pulsions 56 (figure 2) permet au porteur de charge injec-

té à partir de la diode 10 de détection de rayonnement de s'écouler vers le puits 72 de stockage de signal de fond ainsi que l'indique la flèche 75 La quantité de

charge maintenue dans ce puits 72 (et par suite le ni-

veau de signal de fond 77 qui est soustrait du signal de charge) est déterminée par la tension d'horloge 0 ( 2), 0 ( 3), 0 ( 4) appliquée aux électrodes d'horloge 32, 33, 34 qui constituent l'électrode 62 de stockage de signal de fond et par la barrière de potentiel qui est formée entre les puits 72 et 74 par la tension appliquée à la porte de seuil 63 à partir d'un générateur d'impulsions ( 57 dans la figure 2) Une impulsion de tension est aussi

appliquée à l'électrode 64 afin de commander la profon-

deur du puits de stockage 74 pour le signal de charge 78

écumé Des puits de stockage 72 de signal de fond, adja-

cents le long des lignes CCD 30, sont isolés l'un de l'autre par des barrières de potentiel qui sont formées au-dessous d'au moins une électrode d'horloge ( 31 dans l'exemple donné) de chaque groupe au moyen d'un niveau

de tension 0 ( 1) appliqué à l'électrode 31 par le généra-

teur d'impulsion 51 pendant cette phase dans la séquence d'opération. A la fin de la période d'intégration du signal de charge, la tension appliquée à la porte de seuil 63

par son générateur d'impulsion 57-est réduite afin d'aug-

menter la barrière de potentiel sous-jacente afin d'iso-

ler la charge 78 dans le puits 74 de la charge 77 de si-

gnal de fond soustrait dans le puits 72 ainsi que le re-

présente la figure 3 b La charge de signal de fond 77 soustraite est ensuite drainée de la ligne CCD 30 avant que la charge de signal restant 78 doive être transférée le long de la ligne CCD 30 -Ceci peut être effectué en

augmentant le niveau de tension 0 ( 1) appliqué aux élec-

trodes d'horloge 31 de façon à réunir ensemble les puits de stockage de signal de fond 72 afin de constituer un -19- puits unique le long de chaque ligne CCD 30, le long de laquelle la charge de signal de fond peut diffuser vers un drain Suivant une variante, différents niveaux de

tension soumis à horloge 0 ( 1) à 0 ( 4) peuvent être appli-

qués aux électrodes 31 à 34 pour entraîner sous l'effet de l'horloge les charges de signal de fond soustraites 77 le long des lignes 30 sous l'action du CCD Ces modes de drainage ne peuvent être utilisés lorsque le puits de stockage de signal isolé 74 interrompt le trajet de transfert le-long de la ligne 30; une telle interruption

se produit lorsque la totalité d'une des électrodes d'hor-

loge 31, 33, 34 constitue l'électrode 64 de stockage du signal restant, dont un exemple est donné dans la figure

7, dans laquelle on utilise un mode de drainage différent.

Quand la charge de signal de fond est drainée le long des lignes 30, elle peut être transportée vers la ligne 40 de sortie CCD Toutefois, elle peut être drainée dans la direction opposée; dans ce but, une région de drain de type N à fort dopage, connectée à une tension positive de polarisation très élevée, peut être constituée dans la

région de canal 26 à l'extrémité de chaque ligne 30 éloi-

gnée de la ligne 40, une porte de sortie connectée à un générateur d'impulsions étant présente entre cette région de drain et la première électrode d'horloge 31 des lignes CCD 30 Toutefois, la charge de signal de fond 77 peut être drainée des lignes CCD 30 d'une manière différente

dans la structure de la figure 2, par exemple transversa-

lement aux lignes CCD 30 comme dans la figure 7.

La figure 3 c représente un mode particulièrement

avantageux pour drainer la dharge de signal de fond sous-

traite 77 comme décrit et revendiqué dans la demande de brevet précitée et déposée simultanément à celle-ci Dans ce cas, le drainage est effectué en soumettant à horloge la tension appliquée à la connexion électrique commune 4

des diodes 10 détectrices de rayonnement au moyen du gé-

nérateur d'impulsions 50 Le niveau de tension appliqué -20- à la porte d'entrée 61 est de la môme façon soumise à horloge

au moyen du générateur d'impulsions 56, la connexion 4 est sou-

mise à horloge à partir de son niveau de potentiel de repos vers une valeur élevée de signe opposé à celui de la charge 77 qui est à drainera ce qui polarise positivement les diodes 10; ainsi,

dans un exemple typique du dispositif à canal enterré de la figu-

re 1 o les porteurs de charge 77 sont des électrons, la connexion

4 est commutée à un potentiel positif élevé, par exemple + 10 volts.

La porte d'entrée 61 est d'une façon similaire portée par l'horlo-

ge à un potentiel élevé Le résultat illustré par la flèche 79 dans la figure 3 c est que la charge soustraite 77 s'écoule ensuite

à partir du puits de stockage du signal de fond 72 vers le géné-

rateur d'impulsions 50 par l'intermédiaire de la connexion d'en-

trée 2,3, la diode détectrice 10 associée, polarisée positivement et la connexion 4 commune de la diode détectrice Les niveaux de tension de la connexion 4 et de la porte d'entrée 61 sont ensuite réduites, la connexion 4 étant portée par l'horloge à sa valeur

de repos (+ 5 volts dans l'exemple donné ci-dessus).

Une fois que la charge de signal de fond 77 a été drainée des lignes CCD 30, la charge de signal restant 78 peut alors être transmise par l'horloge le long des lignes CCD 30 vers la ligne CCD 40 de sortie- série Dans ce but, la tension appliquée à la porte d'entrée 61 par le générateur 56 est telle qu'elle isole la connexion d'entrée 2,3 de la ligne CCD 30, et des niveaux de

tension distincts sont ensuite appliqués aux électrodes d'hor-

loge 31 à 34 par le générateur d'impulsions 51 La figure 3 d illustre la situation dans laquelle un puits de potentiel 71 est formé au-dessous d'une électrode d'horloge (par exemple 34) de chaque groupe, ces puits 71 étant séparés le long des lignes

CCD 30 par des barrières de potentiel formées au-dessous des au-

tres électrodes d'horloge (par exemple 31 à 33) La porte de seuil 63 est alors ouverte et le puits de potentiel 74 au-dessous

de l'électrode 64 est réduit par les tensions qui lui sont ap-

pliquées (par exemple à partir du générateur d'impulsions 57) -21 -

de sorte que les charges de signal restant 78 sont trans-

férées dans ce puits 71 Au moyen des tensions d'horloge 0 ( 1), 0 ( 2), 0 ( 3), 0 ( 4) appliquées aux électrodes 31 à 34, ce paquet de charges 78 est alors transféré à un puits au-dessous de l'électrode d'horloge suivante (par

exemple l'électrode 31) et ainsi progressivement transfé-

ré le long de la ligne CCD 30 vers la ligne de sortie-

série 40 par l'action du CCD à quatre phases.

La figure 4 représente une disposition possible des électrodes 31 à 34 à chaque emplacement de connexion d'entrée Dans cet exemple, les électrodes d'horloge 32, 33 et 34 sont utilisées ensemble pour former l'électrode

62 de stockage de signal de fond, et la connexion d'en-

trée 2,3 et la porte d'entrée 61 sont situées dans un évidement sur un côté de l'électrode d'horloge 33 Aussi, dans cet exemple, l'électrode 63 de stockage de signal restant et la porte de seuil 64 sont formées par des électrodes situées sur un côté de l'électrode d'horloge

34 Bien que non représenté sur la figure 4 dans un sim-

ple but de clarté du dessin, il y a généralement un lé-

ger chevauchement entre la région 2 de connexion d'entrée et la porte d'entrée 61, entre la porte d'entrée 61 et l'électrode d'horloge 33, entre les électrodes d'horloge 33 et 34, 34 et 31, 31 et 32, et 32 et 33 respectivement, entre l'électrode d'horloge 34 et la porte de seuil 64,

et entre la porte de seuil 64 et l'électrode 63 de sto-

ckage de signal Pendant l'intégration de la charge et

la soustraction du signal de fond, la charge est collec-

tée dans des puits de potentiel au-dessous des électrodes

hachurées de la figure 4, c'est-à-dire la charge de si-

gnal de fond 77 au-dessous des électrodes 32, 33 et 34 et la charge 78 de signal écumé au-dessous de l'électrode 64.

La figure 5 représente une modification du mon-

tage de la figure 4 qui montre une autre disposition pos-

sible des électrodes 31 à 34 à chaque emplacement de

connexion d'entrée Dans cet exemple, l'électrode d'horlo-

-22- ge 34 est divisée en trois parties soumises séparément à horloge, dont la partie principale 34 a constitue une partie de l'électrode 62 de stockage de signal de fond (en même temps que les électrodes 32 et 33), la seconde

partie 34 b constitue la porte de seuil 63, et la troi-

sième partie 34 c fournit l'électrode 64 de stockage de signal écumé Pendant la phase d'intégration de charge et de soustraction du signal de fond qui est représentée à la figure 5, ces trois parties 34 a, 34 b et 34 c ont des

niveaux de tension différents appliqués à partir des gé-

nérateurs 51 et 57 conformément à% leur fonction de sous-

traction de signal de fond La charge 77 de signal de fond est maintenant collectée au-dessous des électrodes hachurées 32, 33 et 34 a et la charge de signal écumé 78

est collectée au-dessous de la partie hachurée 34 d'élec-

trode En plus des chevauchements mentionnés lors de la

description de la figure 4, il y a également un chevau-

chement entre les parties d'électrodes 34 a et 34 b, et les

parties d'électrodes 34 b et 34 c.

Après avoir drainé la charge de signal de fond 77 des lignes 30 CCD, la charge 78 de signal écumée est

transmise par horloge le long des lignes 30 grâce à l'ac-

tion CCD normale à quatre phases La figure 6 représente l'étape initiale dans laquelle la charge de signal 78 écumée est maintenue dans un puits de potentiel unique qui s'étend au-dessous des parties d'électrodes hachurées 34 a, 34 b et 34 c Lorsqu'on utilise les lignes CCD pour transmettre par horloge cette charge 78 vers la sortie CCD 40, les mêmes niveaux 0 ( 4) de tension d'horloge sont appliqués aux parties d'électrodes 34 b et 34 c par le générateur d'impulsions 57 comme ils sont appliqués à la partie de l'électrode 34 a par le générateur d'impulsions 51 L'augmentation de surface de l'électrode 34 entraîne,

comme résultat, qu'une charge supérieure peut être trans-

portée le long des lignes 30.

Dans les montages particuliers à la fois des -23- figures 4, 5 et 6, la charge 77 de signal de fond peut être drainée soit via les éléments détecteurs 10 ou bien le long des lignes CCD 30 La figure 7 montre une autre possibilité dans laquelle les portes 90 de transfert sont placées entre les lignes parallèles CCD 30 pour coupler ensemble les puits de stockage de signal de fond 72 des lignes adjacentes CCD 30 afin de drainer la charge de signal de fond transversalement par rapport aux lignes Les lignes 30 de la figure 7 sont encore des lignes CCD à quatre phases, mais dans cet exemple seulement l'électrode d'horloge 32 est utilisée comme électrode de stockage de signal de fond 62 On utilise l'électrode

horloge 33 comme la porte de signal de seuil 63 et l'élec-

trode d'horloge 34 est utilisée comme électrode de sto-

ckage de signal écumé 64, tandis que l'électrode 31 sert a isoler le puits de stockage de signal de fond sous l'électrode 32 du puits précédent de signal écumé sous l'électrode 34 Toutes ces fonctions sont accomplies en

choisissant des niveaux de tension soumis à horloge ap-

propriée 0 ( 1), 0 ( 2), 0 ( 3) et 0 ( 4) appliqués par le géné-

rateur d'impulsions 51 pendant la phase d'intégration de charge et de soustraction de signal de fond Ainsi, il n'y a pas dans ce cas de générateur d'impulsion distinct 57. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la charge 77 de signal de fond est maintenue dans un puits

de potentiel au-dessous de l'électrode hachurée 32 cepen-

dant que la charge de signal 78 écumé est collectée sous l'électrode hachurée 34 Dans cette phase, les puits de stockage de signal de fond au-dessous des électrodes adjacentes 32 des lignes CCD parallèles adjacentes 30 sont

isolés l'un de l'autre par des barrières de potentiel for-

mées en polarisant d'une façon appropriée les électrodes

de transfert 90 avec un générateur d'impulsions 59.

Au-dessous de chaque électrode de transfert 90, il y a une solution de continuité dans la région 27 d'isolement -24- du canal (représentée par une ligne brisée) de sorte que

la région de canal 26 s'étend entre les lignes adjacen-

tes 30 en cette zone au-dessous des électrodes 90.

A la fin de la phase d'intégration de charge

et de soustraction du signal de fond, la tension appli-

quée aux électrodes de transfert 90 par le générateur 59 est augmentée de manière a supprimer toute barrière de potentiel entre les puits de stockage de signal de fond adjacents et les lignes CCD adjacentes 30 La charge de signal de fond 77 peut alors drainer par l'intermédiaire des lignes CCD le long d'un seul puits de potentiel

au-dessous des électrodes 33 et 90, par exemple par dif-

fusion vers des régions 91 de drain à fort dopage de type n qui sont polarisées à un potentiel positif élevé et qui sont situées à l'extérieur de la ligne parallèle CCD 30 la plus externe Si l'on compare avec les figures 4 et Se la disposition de la figure 7 présente l'avantage que, puisque les électrodes d'horloge 32 à 34 sont utilisées pour assurer l'écumage de charge et le stockage du signal restant (tout comme le stockage du signal de fond), on ne demande pas d'électrodes 63 et 64 supplémentaires ni aucun générateur d'impulsion 57 supplémentaires ni aucun générateur d'impulsion 57 supplémentaire Dans le montage

de la figure 7, on utilise une petite électrode 90 sup-

plémentaire pour drainer le signal de fond; ainsi, une proportion élevée de la zone "pixel" peut être utilisée pour recevoir le stockage du signal et les électrodes de transfert 31 à 34 Toutefois, dans une forme modifiée de la structure de la figure 7, cette électrode de porte supplémentaire 90 et les solutions de continuité associées dans l'isolement du canal 27 sont omises, et la charge 77

de signal de fond soustraite est drainée par l'intermé-

diaire des éléments détecteurs 10 comme cela a été décrit en se référant à la figure 3 c Une telle forme modifiée de la structure de la figure 7 est décrite sous forme de la figure 5 dans la demande de brevet précitée déposée -25-

simultanément avec la présente.

Il est évident que l'on peut effectuer de nom-

breuses autres modifications à l'intérieur du cadre de la présente invention Ainsi, au lieu d'avoir des diodes détectrices 10 de rayonnement infra-rouge au téllurure de mercure cadmium sous la forme représentée à la figure

1, on peut les former dans une couche épitaxiale de tél-

lurure de mercure cadmium sur un substrat de téllurure

cadmium ayant des connexions d'électrodes 23 particuliè-

res constituées par des connexions en indium ou en autre

protubérance métallique comme dans le dispositif repré-

senté dans la figure 1 de l'article de CHOW mentionnée précédemment Il est également possible de former chaque diode détectrice de rayonnement infra-rouge 10 en un corps séparé de téllurure de mercure cadmium monté sur le substrat 1 du circuit de traitement de signal De tels montages sont représentés sur la figure 10 de l'article "CCD Read-out of Infra-red Hybrid Focal-Plane Arrays" pages 175 à 188 des I E E E Transactions on Electron

Devices, Vol ED-27, NO 1 de janvier 1980 auquel référen-

ce est faite dans la demande de brevet britannique publiée 95 905 Dans les deux cas, tous les éléments détecteurs du réseau auraient une connexion commune reliée à la

source de tension constante 50 ou au générateur d'impul-

sion 50 D'autres matériaux sensibles à l'infra-rouge, par exemple du téllurure de zinc plomb et de l'antimoniure d'indium peuvent être utilisés pour constituer des élé

ments détecteurs 10.

Il est également possible de former des éléments

détecteurs 10 en silicium pour fonctionner dans les ban-

des passantes de rayonnement près de l'infra-rouge; des éléments détecteurs 10 peuvent également être formés par diffusion de dopant ou implantation dans le substrat 1

de traitement de signal à l'emplacement des régions 2.

Toutefois, une telle conception présente l'inconvénient d'utiliser des fractions séparées de la zone "pixel" pour -26-

la détection du rayonnement, le stockage et le trans-

fert de charge, et cela n'est pas très pratique pour des détecteurs d'infra-rouge à grande longueur d'onde,

par exemple dans la bande de 8 à 14 micromètres.

Au lieu d'utiliser des dispositifs à couplage

de charges, on peut utiliser pour les lignes de trans-

fert de charge des dispositifs du genre brigade à seaux mieux connu dans la littérature anglo-saxonne sous le

nom de "bucket brigade".

-27-

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de visualisation de rayonnement infra-rouge comprenant un réseau d'éléments détecteurs

de rayonnement infra-rouge dans lequel des signaux de char-

ge sont engendrés par le rayonnement infra-rouge incident, un circuit de traitement de signal destiné à fournir une tension de sortie représentative de l'image de rayonnement incident sur le réseau, le dit circuit comprenant des

lignes parallèles de transfert de charge comprenant cha-

cune une rangée d'électrodes d'horloge qui sont montées en groupes permettant le transfert de charges le long de

la ligne par l'application de tensions d'horloge aux élec-

trodes d'horloge, les éléments détecteurs de rayonnement

étant couplés aux lignes de transfert de charge par l'in-

termédiaire de portes d'entrée en des emplacements qui

sont espacés le long des dites lignes parallèles de trans-

fert de charge et qui sont associés avec des groupes par-

ticuliers d'électrodes d'horloge, une électrode de stocka-

ge de signaux de fond et une porte de seuil étant présen-

tes en chacun des dits emplacements afin de soustraire un niveau déterminé de signaux de fond des signaux de charge en cet emplacement afin de transférer seulement la partie du signal de charge qui reste après la dite soustraction,

les charges de signaux de fond soustraites étant conser-

vées dans un puits de stockage de signaux de fond au-des-

sous de l'électrode de stockage de signaux de fond au cours de la soustraction, caractérisé en ce que l'électrode de stockage de signaux de fond en chaque emplacement est

formée par au moins une partie d'au moins une des électro-

des d'horloge de la ligne parallèle de transfert de charge associée, et en ce que le puits de stockage de signaux de fond au-dessous d'au moins l'une des dites électrodes d'horloge est couplée à l'élément détecteur associé de

rayonnement par la porte d'entrée et à un puits de stocka-

ge de signaux restants par la porte de seuil, la charge -28- soustraite de signaux de fond étant drainée de la ligne de transfert de charge après avoir recueilli les charges du

signal restant dans le puits de stockage du signal res-

tant mais avant de transférer les charges du signal res-

os tant le long de la dite ligne de transfert de charge.

2 Dispositif suivant la revendication 1 carac-

térisé en ce que des portes de transfert sont disposées entre les lignes parallèles de transfert de charge afin de coupler ensemble les puits de stockage de signal de fond des lignes de transfert adjacentes afin de drainer les charges de signal de fond transversalement aux lignes

de transfert de charge.

3 Dispositif suivant la revendication 1 carac-

térisé en ce que, par application de tensions d'horloge aux électrodes d'horloge, la charge de signal de fond soustrait est drainée le long des lignes de transfert de charge avant de transférer la charge de signal restant

le long des dites lignes.

4 Dispositif suivant l'une quelconque des reven-

dications précédentes caractérisé en ce que l'électrode

de stockage de signal de fond pour chaque élément détec-

teur est formée par au moins une partie d'au moins deux électrodes d'horloge au-dessous de laquelle le puits de stockage de signal de fond est formé par les tensions

d'horloge.

Dispositif suivant la revendication 4 carac- térisé en ce que une des électrodes d'horloge est divisée

en trois parties formant séparément horloge dont la pre-

mière constitue partiellement l'électrode de stockage de signal de fond, la seconde constitue la porte de seuil, la troisième une électrode de stockage de signal au-dessous

de laquelle est formé le puits de stockage de signal res-

tant.

6 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 a% 4 caractérisé en ce que le puits de stockage du signal restant est présent au-dessous d'une électrode de -29- stockage de signal qui est située sur un côté d'au moins

une partie des électrodes d'horloge.

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes caractérisé en ce que le circuit de traitement de signal comprenant les lignes parallèles de

transfert de charges est constitué sur un substrat dis-

tinct (par exemple le silicium) auquel les éléments détec-

teurs de rayonnement (par exemple du téllurure de mercure cadmium) sont fixés dans la zone qui comprend les dites lignes parallèles de transfert de charge, le substrat ayant un réseau de connexions d'entrée qui correspond au réseau d'éléments détecteurs de rayonnement et qui connecte les éléments détecteurs aux portes d'entrée en chacun des

dits emplacements.

8 Dispositif selon la revendication 7 caractéri-

sé en ce que, en chacun des dits emplacements, une des

électrodes d'horloge a un évidement sur un côté, la con-

nexion d'entrée et la porte délentrée étant situées dans

le dit évidement.

9 Dispositif selon la revendication 7 ou la

revendication 8 caractérisé en ce que les éléments détec-

teurs de rayonnement sont des photodiodes au tellurure de

mercure cadmium.