Brevet FR2028816A1 — publié le 19701016

L'invention concerne des procédés et des dispositifs qui emmagasinent 1'information? en vue de sa restitution électrique ultérieure. Plus précisément, l'invention concerne des procédés et des dispositifs qui détectent et intègrent un flux de rayon-5 nement électromagnétique, emmagasinent la valeur intégrée et sont capables d'en fournir une lecture électrique. L'importance des dispositifs de stockage de l'information, tant à long terme qu'à titre transitoire, est bien connue des spécialistes des communications et des techniques qui s'y rappor-10 tent. Une attention particulière est accordée aux dispositifs de détection et de .stockage d'image qui sont largement employés, par i exemple dans les systèmes de communications vidéo et dans les systèmes à infra-rouges et à rayons X. Les dispositifs utilisés dans des systèmes de ce genre emmagasinent temporairement l'image puis, 15 après un intervalle de temps sélectionné, convertissent l'image en un signal électrique. ' ' La demande incessante de dispositifs de détection et de mémorisation dotés d'une haute fiabilité sous des dimensions réduites a amené la recherche à mettre au point des dispositifs forma-20 teurs d'image à état solide. En conséquence, avec le développement constant du domaine des semiconducteurs, de nombreux modèles de dispositifs formateurs d'image à état solide ont été élaborés. Toutefois, beaucoup de ces dispositifs se limitent à des applications de formation d'image par spot unique, du fait des 25 multiples trajets de diaphonie par photo-conduction entre les différents éléments qui constituent le dispositif. Une autre limitation réside dans 1'inaptitude de nombreux dispositifs formateurs d'image à fonctionner dans un mode d'"intégration de la lumière". C'est-à-dire que le dispositif n'est en mesure de fournir 30 un signal électrique que de ce qu'il "voit" à l'instant où il est interrogé, ce qui s'oppose à son fonctionnement, même comme dispositif de mémorisation transitoire. Les dispositifs qui utilisent des photo-diodes p-n nécessitent ordinairement un balayage du faisceau électronique pour la "lecture" (restitution) de l'image 35 emmagasinée. Les tentatives qui ont été faites pour dépasser les limitations précitées ont abouti à des dispositifs compliqués, à 1'encontre du besoin de dispositifs de détection et de mémorisation d'image qui soient simples et fiables. En bref et selon l'un des modes de réalisation de l'invention, 40 une structure conducteur-isolant-semiconducteur est utilisée à 70 02112 2 2028816 titre de condensateur pour emmagasiner l'information. Le matériau semiconducteur est .sélectionné, dopé et utilisé de telle manière que les constantes de temps qui interviennent dans la production de porteurs minoritaires par le matériau soient grandes en compa-5 raison de la période de mémorisation de l'information. Ainsi, lorsque la structure CIS est chargée à une tension prédéterminée-, qui influe sur la structure de bandes du semiconducteur à sa surface, une région d'appauvrissement se forme dans le semiconducteur au-dessous du conducteur. Des porteurs minoritaires sont en-10 gendrés à l'intérieur du semiconducteur en réponse contrôlée à # l'information d'entrée, laquelle peut être sous la forme d'un rayonnement électromagnétique correspondant aux énergies de l'intervalle entre bandes du matériau semiconducteur. Les porteurs minoritaires qui constituent 1'information emmagasinée sont ba-15 layés et stockés à la surface du matériau semiconducteur, au-dessous du conducteur, par le champ électromagnétique. La tension prédéterminée prend une nouvelle valeur, du fait de la présence des porteurs minoritaires à l'interface isolant-semiconducteur. La variation de tension constitue une mesure du flux intégré de 20 rayonnement électromagnétique qui a frappé le matériau semiconducteur, à la suite de la période de charge. On comprendra mieux l'invention elle-même, ainsi que les buts et avantages qui s'y rattachent, en se référant à la description détaillée suivante, considérée en liaison avec les des-25 sins annexés. La figure 1 représente, en une coupe verticale, ion disppsi-tif conducteur—isolant-semiconducteur correspondant à un mode de réalisation de l'invention. Les figures 2a— 2 La figure 3 est une vue en plan d'une autre forme d'exécution de l'invention. La figure 4 représente la forme d'exécution de la figure 3 35 en une coupe passant par la ligne 4-4. La figure 5 est une vue en plan d'une autre forme d'exécution de 1'invention. La. figure 6 est un diagramme chronologique représentant à titre d'exemple une séquence opérationnelle de la forme d'exécu-40 tion de la figure 5. 70 02112 3 2028816 La figure 7 représente, en une coupe verticale, une autre forme d'exécution de 1'invention. Il a récemment été découvert que les dispositifs conducteur-isolant-semiconducteur (CXS) pouvaient être utilisés à titre de 5 condensateurs pour injecter des porteurs minoritaires dans la masse du semiconducteur, ce qui élimine la nécessité d'une jonction p-n ou d'un contact d'injection. Par exemple, lorsque la substance semiconductrice est du type p et que la plaque métallique ou conductrice est soumise à une polarisation fortement positive 10 par rapport au semiconducteur, la structure de bandes;^du semiconducteur est influencée, avec formation d'une région d'appauvrissement. Des porteurs minoritaires commencent à s'accumuler à l'interface isolant-semiconducteur par génération thermique après une certaine période de temps, ou plus rapidement par pénétration 15 de la barrière de potentiel en mécanique quantique (effet de tunnel) au cas où la concentration de dopage de centres d'impureté ionisés est suffisamment grande. Or, il a été découvert que, par un choix judicieux du matériau semiconducteur utilisé dans un condensateur CIS (et par un 20 emploi approprié de celui-ci), on était en mesure-d'engendrer sous contrôle des porteurs minoritaires dans 3e matériau semiconducteur et, par conséquent, d'utiliser le condensateur CIS en tant que mécanisme pour mémoriser l'information et restituer électriquement l'information emmagasinée. 25 La figure 1 illustre la structure d'un dispositif CIS 10 choisi à titre d'exemple et susceptible d'être utilisé de cette manière. Dans la figure 1, une couche d'isolant 12 est formée sur un substrat 11 en un matériau semiconducteur de type p. Une plaque conductrice 13 est déposée sur la couche isolante 12. On 30 a représenté un rayon 14 de rayonnement électromagnétique qui pénètre dans la plaque conductrice 13 et la couche isolante 12. .Un contact 15, dessiné en traits discontinus, est contigu au substrat 11. Le rayon 14 de rayonnement et le contact d'injection 15 représentent des techniques différentes par lesquelles des por-35 teurs minoritaires peuvent être produits. Bien que le contact d'injection 15 ait été représenté sous forme de contact ponctuel, on pourrait au besoin utiliser un contact sous forme de jonction p-n. La figure 2a. représente la structure de bandes d'un disposi-40 tif CIS avant que le conducteur ne soit polarisé. Les lignes 16 70 02112 4 2028816 et 17 indiquent respectivement les bords des bandes de conduction et de valence. La ligne 18 représente le niveau de Fermi du semiconducteur, lequel est plus proche de la bande de valence, étant donné que le matériau semiconducteur ici choisi aux fins de la 5 description est du type p. Il est évident que le champ électrique résultant au voisinage de l'interface semieonducteur-isolant est nul. Lorsqu'une tension Vq est délivrée, appliquant une polarisation positive à la plaque conductrice 13, selon ce qui est repré-"10 senté dans la figure 2b, une région d'appauvrissement 19 se forme dans le substrat 11 au-dessous de la plaque conductrice 13. Initialement, la totalité de la charge requise par la tension de charge extérieure est fournie par les centres d'impureté ionisés dans une région (région d'appauvrissement 19) voisine de la sur-15 face, qui a été vidée de porteurs majoritaires (trous électropo— sitifs). En l'absence de porteurs minoritaires, la région d'appauvrissement 19 continue à s'étendre dans la masse du semiconducteur lorsque la tension de polarisation s'élève, même après que 20 le bord de bande 16 est passé au-dessous du niveau de Fermi 18. C'est ce qui est illustré par la figure 2c: où la tension de polarisation est V^. La surface du semiconducteur au-dessous de la plaque conductrice 13 est maintenant dans un état de non-équilibre. La 25 largeur de la région d'appauvrissement 19 varie approximativement en raison inverse de la puissance 1/2 de la concentration en impuretés. Les porteurs minoritaires qui peuvent être engendrés dans la région d'appauvrissement ou à proximité de celle-ci sont balayés vers la surface du semiconducteur par le champ électro-30 magnétique dans la région d'appauvrissement. En général, la source de porteurs minoritaires est le nombre d'équilibre qui existe dans le semiconducteur par suite des processus normaux de génération thermique-recombinaison. Par exemple, la production de porteurs minoritaires à la température ambiante dans le sulfure de 6 3 35 cadmium est de l'ordre de 10 porteur/cm .s. Il a été découvert qu'en rendant suffisamment étroite la région d'appauvrissement 19, le taux d'arrivée des porteurs minoritaires à la surface du substrat semiconducteur est réduit à un taux nominal. En prenant 12 2 encore le CdS comme exemple et en notant que 10 charges/cm en— 40 viron sont nécessaires pour inverser le semiconducteur, il a été 70 02112 5 2028816 10 observé qu'une période de temps de l'ordre de 10 secondes était nécessaire avant qu'un équilibre par génération thermique dans la masse puisse être atteint lorsque la profondeur de la région d'ap- —4 pauvrissement est approximativement égalé a 10 cm. Par un choix 5 de la concentration convenable de centres d'impureté, on peut obtenir une profondeur d'appauvrissement effective qui s'oppose à un taux notable d'arrivée de porteurs minoritaires engendrés ther-miquement à la surface du substrat semiconducteur 11. Si l'on utilise un semiconducteur tel que InSb a/ant un int ervalle étroit 10 entre bandes, la génération thermique de porteurs à la température ambiante est excessive, même pour des profondeurs minimales de la région d'appauvrissement. Les dispositifs fabriqués à partir de tels matériaux semiconducteurs doivent être refroidis au-dessous de la température ambiante pour fonctionner correctement. 15 Avec une concentration suffisamment élevée de centres d'im puretés, on obtient des longueurs d'appauvrissement très réduites. Dans ce cas, les champs électriques dans la région d'appauvrissement sont suffisamment intenses pour que des porteurs minoritaires puissent atteindre la surface du semiconducteur 11 20 au-dessous de la plaque conductrice 13 par pénétration de la barrière de potentiel (effet de tunnel) en mécanique quantique. Par exemple, dans la figure 2ç, des électrons en provenance de la bande de valence 17 peuvent franchir par effet de tunnel l'intervalle d'énergie interdit dans la région appauvrie étroite, 25 vers la bande de conduction 16 dans les régions de surface inversées. Si l'on choisit une concentration inférieure à un niveau qui varie pour différents matériaux semiconducteurs, l'effet de tunnel peut être rendu minime. Ce niveau de concentration varie avec le genre de matériau semi-conducteur choisi. Par exemple, 30 en utilisant CdS, on a constaté qu'une concentration en centres 17 3 d'impureté de 10 /cm était suffisamment faible pour limiter un tel effet de tunnel. En général, la concentration d'impuretés nécessaire varie avec le type de semiconducteur qui est choisi. On évite ordinal-35 rement les profondeurs d'appauvrissement inférieures à quelques centaines d'angstroms, ce qui fixe une limite inférieure approximative en ce qui concerne les profondeurs d'appauvrissement. XI est également important qu'aucune autre source de porteurs minoritaires ne soit présente. La zone du semiconducteur au-dessous de la plaque conductrice 13 ne doit pas être en con 70 02112 6 2028816 tact électrique avec une région de type de conductivité opposé, par exemple une région diffusée de type n lorsque le semiconducteur est du type p. Par ailleurs, il est important que les parties de la surface du semiconducteur qui s'étendent latéralement 5 à partir du dispositif condensateur (comme on peut le voir dans la figure 1), ne soient pas inversées. En général, on y parvient en empêchant l'introduction de toute charge nette dans la couche isolante. La génération thermique en surface de porteurs minoritaires est aussi réduite en maintenant le potentiel de la surface 10 nettement au-dessous du potentiel inversé. Du fait que, selon ce qui a été exposé ci-dessus, l'aptitude du substrat semiconducteur 11 à produire des porteurs minoritaires est fortement réduite ou limitée, on dispose d'un moyen permettant de mémoriser 1'information.Plus explicitement, pour se 15 référer à la figure 2d, après que la source de charge extérieure a été éliminée ou isolée de la structure CIS, des porteurs minoritaires peuvent être engendrés sous contrôle ou introduits extérieurement, par exemple par un rayonnement électromagnétique, selon ce qui est illustré par le rayon 14 de rayonnement électro-20 magnétique. Un rayonnement électromagnétique ayant des longueurs d'onde plus courtes que ce qui correspond en énergie à la largeur de l'intervalle entre bandes du semiconducteur sera absorbé par ce dernier. Des paires de trous d'électrons, telles que la paire 20, sont alors engendrées. Lorsque le porteur minoritaire est 25 formé dans la région d'appauvrissement ou à proximité de celle-ci, il est balayé à la surface du substrat 11 et y est emmagasiné. Ainsi, le nombre de porteurs minoritaires qui atteignent la surface est proportionnel au flux électromagnétique intégré qui frappe le substrat 11 après que la plaque conductrice 13 a été chargée. 30 Selon ce qui est représenté dans la figure 2£, la tension qui apparaît à travers la structure CIS passe à une nouvelle valeur V^2 du fait de la présence des porteurs minoritaires à la surface du semiconducteur 11 au-dessous de la plaque conductrice 13. La différence de tension est donc une mesure de la 35 quantité de flux lumineux qui a été absorbé par le semiconducteur 11, à partir du moment où lé condensateur CIS a été primitivement chargé à la tension prédéterminée. Les figures 2a-2e^ et notamment la figure 2d n'illustrent qu'une technique par laquelle des porteurs minoritaires peuvent 40 être produits. Comme on 1'a déjà indiqué, la figure 1 illustre 70 02112 7 2028816 aussi l'utilisation d'un contact d'injection 15 qui peut être un contact ponctuel ou une jonction p-n pour fournir des porteurs. Le contact peut être utilisé pour injecter un nombre voulu de porteurs minoritaires à des fins de mémorisation.Le changement 5 de tension dû à la présence de porteurs à la surface du semiconducteur 11 au-dessous de la plaque conductrice 13 constitue une mesure du nombre de porteurs minoritaires injectés dans le semiconducteur et emmagasinés à la surface de celui-ci au—dessous du conducteur et, par conséquent, constitue une lecture électri— 10 que de l'information mémorisée. Les figures 1 et 2d_montrent également que le rayonnement électromagnétique incident traverse la plaque conductrice 13 et la couche isolante 12. Un tel mode de pénétration permet de donner toute épaisseur voulue au substrat 11, ce qui facilite la fabrica-15 tion de structures GIS. La plaque conductrice 13 peut être une plaque de métal déposée, pratiquement transparente au rayonnement dans les longueurs d'onde visibles et supérieures. Toutefois, le choix du matériau dépend principalement de la longueur d'onde de la Ixamière incidente choisie et de la sensibilité du semiconduc4 . 20 teur. Il est d'autre part bien entendu qu'on pourrait remplacer les couches de métal par d'autres substances conductrices, par exemple par une couche d'oxyde d'étain ou par des couches semi-conductrices dopées, par exemple de silicium. La couche isolante 12 est choisie pour les raisons énoncées 25 dans l'essentiel ci-dessus, mais elle peut être opportunément en Si02» Dans d'autres circonstances, il peut être souhaitable que le rayonnement électromagnétique incident pénètre dans le substrat semiconducteur par la surface principale située du côté op-30 posé à la structure CIS. Dans ce cas, l'épaisseur du substrat est forcément limitée, car les paires de trous d'électrons doivent être formées suffisamment près de la région d'appauvrissement pour permettre aux porteurs minoritaires d'atteindre la surface au-dessus de cette région. Il s'ensuit que; lorsqu'on procède ain— 35 si, il n'est pas nécessaire de prévoir des conducteurs et des isolants transparents. Les figures 2a-2e_ concernent un substrat semiconducteur 11 de type p. Dans d'autres cas, il peut être préférable d'utiliser un semiconducteur de typé n. La plaque conductrice 13 est alors 40 polarisée négativement et les porteurs minoritaires fournis au 02112 8 2028816 semiconducteur sont des trous électropositifs qui sont balayés à la surface du semiconducteur et emmagasinés. -• La figure 3 représente 'schématiquement, en une-vue en plan, un condensateur CIS avec un dispositif pour la restitution élec-5 trique de l'information mémorisée. Selon ce qui est représenté dans la forme d'exécution de la figure 3, une couche isolante 30 recouvre l'une des surfaces d'un substrat semiconducteur 31. Une plaque conductrice 32 est déposée sur la couche isolante 30 et comporte un prolongement étroit 33. A son extrémité opposée à la 10 partie principale, le prolongement 33 est en coïncidence avec une paire de régions 35 et 36 à conductivité modifiée, adjacentes à la surface. Ainsi est en fait formé un transistor à effet de champ qui peut fournir une lecture sous forme de courant en réponse aux porteurs minoritaires emmagasinés. 15 La ligne discontinue de la figure 3 délimite la partie de la plaque conductrice 32 qui remplit la fonction de plaque de champ 37 du condensateur CIS. Comme on peut nettement le voir dans la figure 4 qui est une vue en coupe passant par la ligne 4-4 de la figure 3, la partie de la plaque.conductrice 32 formant plaque 20 de champ 37 est séparée du substrat semiconducteur 31 par une faible épaisseur de couche isolante 30. Le prolongement 33 est séparé du substrat semiconducteur 31 par une plus grande épaisseur de couche isolante 30. Toutefois, la porte 34 recouvre une zone de la couche isolante 30 qui a une faible épaisseur. 25 En vue de la description fonctionnelle de la forme d'exécu tion illustrée par les figures 3 et 4, on supposera que la partie 37 de la.plaque conductrice 32 et la couche isolante 30 sont transparentes à un rayonnement électromagnétique correspondant aux énergies d'intervalle entre bandes du matériau semiconducteur 30 dans le substrat 31. Mais il est bien entendu, tant en ce qui concerne cette forme d'exécution de l'invention que d'autres, que les autres techniques précédemment mentionnées peuvent être utilisées pour la production de porteurs minoritaires, ce qui éliminerait la nécessité de rendre transparents les éléments conduc-35 teur et isolant. En service, la plaque conductrice 32 est polarisée par une source de f.e.m. appropriée (non représentée). Une région d'appauvrissement 38 se forme au-dessous de la partie 37 de la plaque conductrice 32 qui constitue la plaque de champ, sous l'in— 40 fluence du champ électrique. Du fait de la petite surface du proCOPY 70 02112 9 2028816 longement 33 (et des autres parties débordantes de la plaque conductrice)" et de l'épaisseur plus grande de la couche isolante 30 sous-jacente, la capacité est faible et les zones du substrat semiconducteur situées au-dessous du prolongement 33 ne sont pas 5 affectées notablement. Initialement, le courant qui passe de la région 35 à la région 36 à travers la région d'inversion 39 modifiée par le champ peut être mesuré par un équipement périphérique approprié (non représenté) tandis que le condensateur CIS est chargé à la tension prédéterminée. Contrairement à la région 38, 10 un nombre d'équilibre de porteurs minoritaires est maintenu dans la région 39 par la région 35 à conductivité modifiée adjacente à la surface, laquelle est maintenue pratiquement au potentiel du substrat 31. Les porteurs minoritaires engendrés ne sont donc pas emmagasinés dans la région 39. 15 Un rayonnement électromagnétique de longueurs d'onde appro priées frappant le substrat semiconducteur 31 provoque la génération de porteurs minoritaires, selon ce qui a été exposé précédemment. Les porteurs minoritaires qui sont engendrés dans la région d'appauvrissement ou à proximité de celle-ci sont balayés et em-20 magasinés à la surface du substrat semiconducteur 31 au-dessous de la partie 37 de la plaque conductrice 32 formant plaque de champ. La tension prédéterminée passe à une nouvelle valeur du fait de la présence des porteurs minoritaires engendrés à la surface du substrat semiconducteur 31. 25 A un instant qui fait suite à la charge initiale du conden sateur CIS et au stockage des porteurs minoritaires engendrés, on mesure de nouveau le courant qui passe entre la région 35 et la région 36. Du fait du changement de tension et, par conséquent, du champ électrique, l'influence du prolongement 33 sur la ré-30 gion d'inversion 39 du substrat semiconducteur 31 entre la source 35 et le drain 36 provoque un changement correspondant du courant qui y passe. La variation du courant est par conséquent une mesure du flux électromagnétique intégré incident sur le substrat semiconducteur 31 à proximité de la région d'appauvrissement 38, 35 à la suite de la charge initiale du condensateurŒS. La figure 5 représente une unité intégrée de dispositifs CIS agencés en un "dessin X Y" sur un substrat. Le substrat qui supporte ces dispositifs peut être en un quelconque matériau approprié, adapté aux résultats que l'on cherche à obtenir. Dans 40 d'autres cas, le matériau semiconducteur lui-même peut être utiCOPY 70 02112 10 2028816 lise comme substrat. Dans ces conditions, l'unité est constituée par une galette de semiconducteur sur laquelle une couche isolante sépare du matériau semiconducteur des couches semiconductrices disposées selon le dessin voulu, ce qui donne lieu à plusieurs con— 5 densateurs. Dans un cas comme dans l'autre, l'unité est simplement constituée par plusieurs rangées et colonnes, de nombre voulu. Chaque dispositif CIS peut donc être identifié par la position qu1 il occupe dans une certaine rangée et une certaine colonne.Par exemple, le dispositif CIS 50 muni de la plaque conductrice 51 se 10 trouve dans la rangée Xn et dans la colonne Ym : il peut donc être identifié comme étant le condensateur Xn, Ym. A chaque colonne sont "associées" une ligne 52 de position-nement-remise en l'état initial, une ligne de sortie 53 et une ligne 54 d'adresse de colonne. Chaque rangée est associée à une 15 ligne 55 d'adresse de rangée. Ainsi, lorsque le dispositif CIS 50 est "adressé", la ligne d'adresse de rangée 55 et la ligne d'adresse de colonne 54 qui lui sont associées sont toutes deux chargées ou activées. A chaque condensateur sont associés deux éléments de comman-20 de, en l'occurrence le TEF (transistor à effet de champ) 56 et le TEF 57. Pour charger le dispositif CIS 50, il est nécessaire que celui-ci soit adressé et que la ligne 52 de positionnement-remise en l'état initial soit au potentiel de charge. Les lignes d'adresse 54, 55 associées servent de portes pour le TEF 56 qui est con-25 necté à la ligne 52 de positionnement-remise en l'état initial par la source 58 et à la plaque conductrice 51 par le drain 59 et le prolongement 60 de cette plaque. Le TEF 56 n'est donc conducteur que lorsque les deux lignes d'adresse 54, 55 sont activées. Il va de soi què le dispositif CIS 50 ne peut être déchargé que 30 dans les mêmes circonstances. Il y a toutefois lieu de noter que la notion d'un TEF à plusieurs portes ne fait pas en soi partie de l'invention, étant décrite et revendiquée dans la demande de brevet n°679.957 du 13 octobre 1967 au nom de Brown et al., cédée à la demanderesse, 35 du présent brevet. Lorsque le dispositif CIS 50 est chargé, une région d'appauvrissement se forme dans le substrat semiconducteur 62 au-dessous de la partie 51' de la plaque conductrice 51 qui forme la plaque de champ. De même que dans la forme d'exécution des figures 3 et • 40 4, la plaque de chanç>51' indiquée par des traits discontinus surCOPY 70 02112 ii 2028816 monte une zone de faible épaisseur de la couche isolante 61. Les autres parties de la plaque conductrice 51 sont déposées sur des zones de la couche isolante qui ont une épaisseur plus grande, ce qui limite la région d'appauvrissement à la partie du substrat 5 semiconducteur 62 qui se trouve au-dessous de la plaque de champ 51' et d'une zonecfe faible épaisseur de la couche isolante 61. Lorsque le substrat semiconducteur à proximité de la plaque de champ 51' est exposé à un rayonnement électromagnétique de longueurs d'onde appropriées, les porteurs minoritaires engendrés 10 dans le semiconducteur par le rayonnement incident sont balayés et emmagasinés à la surface du semiconducteur au-dessous de la plaque de chanp51'. La présence des porteurs minoritaires à la surface modifie la tension à travers la structure. La lecture de l'information mémorisée, sous forme de cou-15 rant électrique, s'effectue au moyen du prolongement 60 de la plaque conductrice et des régions 63 et 64 à conductivité modifiée, adjacentes à la surface. Le TEF 57 est connecté à la région 64 et à la ligne de sortie 53 associée par le contact de drain 65. La région 63 est connectée au substrat semiconducteur 62 par 20 le contact 66. Les lignes 54. 55 d'adresse de colonne et de rangée associées servent encore de portes et sont accompagnées par le prolongement 60 de la plaque conductrice 50, qui sert en fait de troisième porte. Par conséquent, le TEF 57 ne fonctionne que lorsque les lignes d'adresse 54, 55 associées sont activées et 25 que le prolongement 60 est chargé. Lorsque le dispositif CXS 50 a la latitude de se décharger,. la ligne de sortie 53 associée conduit un courant qui est proportionnel à la décharge du dispositif CIS 50 et, par conséquent, proportionnel à la variation de la tension prédéterminée. 30 On comprendra mieux le fonctionnement de l'unité en se ré férant au chronogramme de la figure 6. Aux fins de la description, le chronogramme représente le fonctionnement séquentiel d'une simple série 9 x 9 de condensateurs, c'est-à-dire 9 rangées et 9 colonnes. Les chiffres au haut du diagramme représen-35 tent des périodes de temps qui peuvent avoir toute durée voulue. A une période de temps initiale, la ligne de la rangée 9 est activée, comme l'indique le tracé 70. Les courbes 71 montrent qué la totalité des neuf lignes d'adresse de colonne sont activées pendant la même période de.temps et les lignes de positionnement-40 remise en Hétat initial sont au potentiel de charge indiqué par CQPY 70 02112 12 2028816 la courbe 72. Tous les condensateurs de la rangée 9 sont donc chargés, étant donné qu'ils sont tous adressés simultanément. Pendant les neuf, périodes de temps suivantes, la ligne de la rangée 1 est activée (voir courbe 73) et les lignes d'adresse de co— 5 lonne sont activées successivement, comme le montrent les courbes 74, puis désactivées dans l'ordre numérique. La ligne d'adresse de la colonne 1 reste activée pendant la deuxième période de temps. Du fait que les lignes de positionnement-remise en l'état initial sont mises au potentiel de terre pendant ces périodes de 10 temps, les condensateurs, de la rangée 1 sont successivement déchargés et, en même temps, un courant de sortie est produit pour chaque.condensateur, comme le montrent les courbes inclinées de courant de.sortie 75. Le fort courant de sortie représenté pendant les périodes de charge provient du fait que toutes les por-15 tes du TEF 57 et le prolongement 60 sont activés pendant ces périodes. Il est évident que la constante de temps de chaque condensateur est réglée de telle sorte que la charge et la décharge s'effectuent sur une partie des périodes d'adressage. On peut y parvenir facilement par.l'étude géométrique des transistors à 20 effet de champ. A la fin des neuf périodes de temps, tous les condensateurs de la rangée 1 sont chargés, car la lignecfe positionnement-remise en l'état initial est activée, la ligne d'adresse de rangée 1 est activée et toutes les lignes d'adresse de colonne sont acti-25 vées. A la fin de la période de charge, les condensateurs de la rangée 2 sont adressés et déchargés successivement. La séquence d'adressage, de décharge et de remise en l'état initial se poursuit jusqu'à ce que la rangée 9 soit adressée et .déchargée, ce qui achève un cycle. L'unité de condensateurs fonctionne donc de ma-30 nière à intégrer et à emmagasiner dans l'espace l'information contenue dans le rayonnement électromagnétique incident en vue de sa restitution électrique ultérieure. Le substrat semiconducteur 62 visible dans la figure 5 peut être fabriqué à partir d'un quelconque matériau semiconducteur, 35 par exemple le silicium. Une unité compacte de condensateurs et de circuits associés peut être fabriquée en faisant appel à la technologie actuelle du silicium et aux techniques d'auto-coïncidence. La compacité des unités permet d'utiliser l'ensemble de dispositifs en tant-que composant efficace et très sensible de 40 détection et de mémorisation d'image. Il apparaît également que 70 02112 13 2028816 le rendement d'une unité de dispositifs peut être augmenté ou diminué en modifiant le rapport de la surface totale des condensateurs à la surface de l'unité. Ainsi, si l'on augmente ce rapport, le rendement est accru du fait du plus grand pourcentage de 5 flux de rayonnement total incident qui est utilisé par les condensateurs. La vitesse de balayage élevée, autorisée par les composants à état solide, ne le cède en rien aux vitesses de balayage existantes, appliquées dans les systèmes de télévision du commerce. 10 Bien que les éléments qui constituent les parties de lectu re électrique de l'unité de dispositifs représentée dans la figure 5 aient été décrits comme étant associés à un condensateur à conducteur-isolant-semiconducteur, il est bien entendu qu'il peuvent être utilisés, dans des rapports d'association similaires, 15 avec d'autres dispositifs tels que des diodes à jonction p-n et des diodes de Schottky par exemple, employés selon le mode exposé ci-dessus pour emmagasiner l'information. La synchronisation opérationnelle voulue d'une unité de dispositifs telle que celle de la figure 5 peut être assurée par 20 un équipement extérieur (non représenté), par exemple par des ensembles appropriés de compteurs d'impulsions avec un générateur d'impulsions à haute fréquence. Le dispositif qui remplit ces fonctions extérieures de séquence rythmée peut être incorporé dans des zones périphériques de l'unité et est bien connu dans la 25 technique. La figure 7 illustre la structure d'un dispositif CIS 80 qui peut être utilisé lorsqu'on emploie des condensateurs à grande surface et/ou lorsqu'on veut que la charge et la décharge du condensateur s'effectue plus rapidement.Par exemple, dans un modè-30 le simple de condensateur, les régions d'un condensateur distantes d'un unique contact utilisé pour charger celui-ci n'atteignent pas la valeur de charge prédéterminée au même instant que les régions voisines du contact, par suite des effets d'impédance. S'agissant de grands condensateurs munis d'un unique contact, on 35 peut observer des effets de découplage capacitif pendant la charge et la décharge. Pour éviter pratiquement qu'il se produise des effets de découplage dans une unité de dispositifs de mémorisation d'image utilisant de grands condensateurs CIS, il est prévu un organe 40 conducteur comportant plusieurs contacts espacés en un matériau 70 02112 14 2028816 plus fortement conducteur, par exemple le molybdène, en contact électrique avec le conducteur le long d'une surface de celui-ci. Ainsi, dans la figure 7, le dispositif CIS 80 est constitué par un substrat semiconducteur 81, une couche isolante 82 appliquée 5 sur une surface du substrat semiconducteur 81 et présentant une zone de faible épaisseur, et plusieurs contacts espacés 83 sur la surface de la zone de la couche isolante 82 qui présente l'épaisseur réduite. Une plaque de champ 84 de condensateur est déposée sur et 10 entre les contacts espacés, au contact de la surface de la couche isolante 82 entre ceux-ci. Les contacts 83 sont en contact électrique mutuel avec la. source de tension de charge (non représentée) . Une couche protectrice 85 en un matériau isolant peut être déposée sur la couche isolante 82 et la plaque de champ 84. 15 La région d'appauvrissement 86, formée lorsque le dispositif CIS 80 est chargé, se limite essentiellement à la zone du substrat semiconducteur 81 située directement au-dessous de la plaque de champ 84, du fait de la plus grande épaisseur de la couche isolante 82 autour des zones d'épaisseur réduite. 20 Dans la forme d'exécution illustrée par la figure 7, les dif-7 férentes parties de la plaque de champ 84 sont chargées pratiquement au même instant, grâce à la multiplicité des contacts 83 et à la haute conductivité qui les caractérise. Le temps nécessaire pour charger (et décharger) le dispositif CIS 80 est donc infé-25 rieur à ce qu'il serait en cas d'utilisation d'un seul contact. De ce qui précède, il ressort qu'il a été décrit un nouveau procédé de rédeption de mémorisation et de restitution de l'information qui satisfait les objectifs précédemment définis. Ainsi, le procédé est simple et efficace, en ce sens qu'un conducteur-30 isolant-semiconducteur est chargé à une valeur connue et que des porteurs minoritaires sont engendrés sous contrôle dans le matériau semiconducteur, ce qui a pour effet de modifier la valeur de la tension. Une mesure de cette variation constitue à son tour une mesure du nombre des porteurs minoritaires engendrés. Par la 35 production des porteurs en réponse proportionnelle à un signal d'information, l'information est effectivement mémorisée dans la structure CIS. Il a également été décrit en détail un dispositif de mémorisation, efficace malgré sa simplicité. Une structure CIS compor-40 tant un semiconducteur ayant une aptitude limitée à engendrer des 70 02112 15 2028816 porteurs minoritaires est utilisée comme dispositif de mémorisation. Lorsqu ' i]S sont exposé à un rayonnement électromagnétique ayant une énergie correspondant à l'intervalle entre bandes du semiconducteur, des porteurs minoritaires sont engendrés dans le 5 semiconducteur, sont entraînés et emmagasinés à la surface du semiconducteur au-dessous du conducteur.et font varier une tension connue préalablement appliquée à la structure.CIS. La variation de tension est une mesure proportionnelle de la quantité de flux de rayonnement; électromagnétique qui frappe le.semiconduc-10 teur après qu'il a été chargé. La structure CIS se comporte donc comme un intégrateur de flux et un dispositif de mémorisation. En disposant un certain nombre de ces dispositifs d'intégration et de mémorisation en une unité, on obtient un système qui peut être utilisé comme dispositif de détection et de mémorisation 15 d'image, capable d'une restitution électrique sans balayage de faisceau électronique. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réali-20 sation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse., au contraire, toutes les variantes. 70 02112 le 2028816 REVENDICATIONS 1. Dispositif condensateur sensible au rayonnement, susceptible d'être chargé à une tension prédéterminée, caractérisé par le fait qu'il comporte : un substrat en un matériau semiconducteur 5 sensible au rayonnement, d'un type de conductivité, ayant une concentration de dopage suffisamment faible pour éviter pratiquement un effet de tunnel des électrons dans ce matériau semiconducteur lorsque le dispositif condensateur est chargé à une tension prédéterminée ; un élément isolant sur l'une des surfaces 10 principales du substrat ; et un élément conducteur sur la surface de l'élément isolant, le substrat de matériau semiconducteur sensible au rayonnement présentant une région d'appauvrissement au-dessous de l'élément conducteur lorsque le dispositif condensateur est chargé à la tension prédéterminée et des porteurs mi-15 noritaires étant formés dans le matériau semiconducteur lorsque celui-ci est exposé à des longueurs d'onde sélectionnées de rayonnement électromagnétique ayant des énergies au moins égales à l'intervalle entre bandes du semiconducteur, les porteurs minoritaires ainsi formés étant entraînés à la surface du matériau 20 semiconducteur, ce qui modifie la tension prédéterminée du dispositif condensateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en outre , par des moyens pour fournir une lecture sous forme de courant électrique, proportionnelle à la tension à travers le dispositif, 25 ces moyens de lecture sous forme de courant électrique étant constitués par des zones à conductivité modifiée adjacentes à la surface, séparées par une distance prédéterminée, à l'intérieur du substrat semiconducteur, et par un prolongement étroit de l'élément conducteur dont une partie coïncide essentiellement avec la 30 région du substrat semiconducteur entre lesdites zones adjacentes . à la surface. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément isolant comprend deux régions de faible épaisseur entourées par une région de plus grande épaisseur, les deux ré- 35 gions de faible épaisseur se trouvant au-dessous de l'élément conducteur et de ladite partie du prolongement étroit, la région de plus grande épaisseur ayant une épaisseur suffisante pour empêcher la formation d'une région d'appauvrissement dans le substrat semiconducteur au-dessous d'elle lorsque le dispositif condensateur 40 est chargé à la tension prédéterminée. COPY 70 02112 17 2028816 4. Dispositif condensateur selon la revendication 1, caractérisé par l"è fait que l'élément conducteur et l'élément isolant sont pratiquement transparents aux longueurs d'onde sélectionnées de rayonnement électromagnétique. 5 5. Dispositif condensateur selon la revendication 1, caractéri sé en outre par une multiplicité de contacts, placés au contact de l'élément conducteur et séparés les uns des autres aux points de contact avec le conducteur. 6. Condensateur selon la revendication 5, caractérisé par le 10 fait que les contacts ont une conductivité plus élevée que l'élément conducteur. 7. Dispositif condensateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément isolant comprend une zone de faible épaisseur entourée par une zone de plus grande épaisseur, 15 l'élément conducteur étant placé sur la surface de la zone de faible épaisseur, la zone de plus grande épaisseur ayant une épaisseur suffisante pour empêcher la formation d'une région d'appauvrissement dans le substrat semiconducteur au-dessous d'elle lorsque le dispositif condensateur est chargé à la ten-20 sion prédéterminée. COPY