Étude et conception d'un capteur d'image linéaire CMOS de haute sensibilité et de faible résolution et sa mise en oeuvre dans un microspectrophotomètre

par Loubna Hannati

Thèse de doctorat en Micro-électronique

Sous la direction de Michel Pitaval.

Soutenue en 2007

à Lyon 1 .


  • Résumé

    Cette thèse a pour objectif de développer un micro spectrophotomètre de haute sensibilité et de faible résolution pour analyses biochimiques. Dans ce cadre, un capteur d’image linéaire constitué de 32 pixels actifs a été conçu et réalisé dans une technologie CMOS 0. 8µm. L’élément photo sensible du pixel est un photodétecteur BDJ (Buried Double p-n Junction), qui permet la mesure d’éclairement et l’identification de longueur d’onde. L’architecture du pixel actif a été optimisée en intégrant un amplificateur de charge, suivie d’un circuit de double échantillonnage corrélé (CDS : Correlated Double Sampling). La structure de l’amplificateur à fort gain neutralise l’effet des capacités du photodétecteur couplé à son entrée, et augmente le facteur de conversion avec une bonne linéarité par l’emploi d’une faible capacité d’intégration. Le CDS supprime ou réduit des effets indésirables liés à l’initialisation du pixel : injection de charge des transistors Reset et bruit kTC. Ce capteur d’image occupe une surface de 4mm x 1,6mm, avec une surface active de 87µm x 283µm sur chaque pixel. Les résultats de test sont analysés et comparés à ceux de quelques capteurs de ce type récemment publiés dans la littérature. Après le test, le capteur d’image linéaire a été mis en œuvre dans un microspectrophotomètre. La caractérisation de cet instrument a donné des résultats tout à fait encourageants

  • Titre traduit

    Study and design of a CMOS linear imager of high sensitivity and low resolution and its implementation in a microspectrophotometer


  • Résumé

    This thesis aims to develop a high-sensitivity, low-resolution micro-spectrophotometer for biochemical analysis. Within this framework, a linear image sensor consisting of 32 active pixels has been designed and fabricated in a 0. 8µm CMOS process. The pixel sensing element is a BDJ (Buried Double p-n Junction) photodetector, which allows light intensity measurement and wavelength identification. The APS (Active Pixel Sensor) architecture is optimised by integrating a charge amplifier and a following CDS (Correlated Double Sampling) circuit. The high-gain amplifier structure suppresses effect of the detector capacitances at its input, and enhances conversion gain with good linearity by using a small integration capacitor. The CDS cancels or reduces undesirable Reset-related effects such as charge injection of Reset transistors and kTC noise. This image sensor occupies a surface of 4mm x 1,6mm, with an active surface of 87µm x 283µm for each pixel. The testing results are analysed and compared with those of several recently-developed image sensors reported in the literature. This tested image sensor is then employed in the development of a micro-spectrophotometer. Interesting results have been obtained by characterising the instrument

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 155-164

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2007/76
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