Brevet FR2130669A1 — publié le 19721103

L'invention concerne un dispositif da prise de vues en circuits intégrés. Il existe des dispositifs de prise de vues de ce genre qui sont décrits en détail dans "IEEE Transactions en Electron Devices", 5 Tome ED-15, N° 4, pages 256 à 261 (avril 1968) et "IEEE Spectrum" de mars 1969, pages 52 à 65. Beaucoup de dispositifs décrits dans ces publications ont en pratique l'inconvénient que le niveau des signaux de sortie est relativement bas* Etant donné que tous ces systèmes de prise de vues à plusieurs éléments comportent plusieurs capacités internes, qui 10 sont couplées par l'intermédiaire d'un substrat commun ou par l'intermédiaire de liaisons avec 1'élément capteur d'image qui est lur le signal de sortie présente un niveau de bruit élevé, par suite du couplage capacitif entre les éléments provoqué par les signaux dans les éléments qui ne doivent pas être lus. Le rapport signal—bruit relativement bas 15 de tels dispositifs ne donne pas satisfaction. On connaît également les tubes vidicon carme dispositif de prise de vues. Le tube vidicon a l'avantage qu'il fonctionne dans le mode d'emmagasinage de charge. Cela signifie que la charge peut être enmagasinée dans un élément capteur d'images pendant 20 tout le temps de trame entre deux instants successifs auxquels un élément est lu et en ce que le signal de sortie constitue une mesure pour la charge emmagasinée qui subsiste dans l'élément après l'intervalle de temps de trame. L'application de ce principe à des dispositifs de prise de vues intégrés a fourni des avantages analogues sans cependant améliorer 25 notablement le rapport signal-bruit parce que le signal perturbateur des éléments non lus, couplés capacitivement, qui se produit pendant la connutation d'un élément vers l'autre, maintient le niveau de bruit élevé. Le but principal de l'invention est de fournir 30 un dispositif de prise de vues amélioré qui fonctionne dans le mode d'emmagasinage de charge et qui présente un rapport signal-bruit élevé. L'invention vise par ailleurs à fournir un dispositif de prise en vues intégré, qui peut être fabriqué au moyen des techniques planaires connues. 35 L'invention vise d'autre part à fournir un dis positif de prise de vues dont la sensibilité à la couleur peut être modifiée à discrétion. Un autre but de l'invention est de séparer le signal du bruit provoqué par la commutation. 40 Conme on le montre encore par la suite, ces buts 72 1G420 2 2130669 sont atteints â l'aide d'un transistor à effet de champ avec une porte qui est séparée du canal par une jonction p-n, ce transistor étant utilisé somme élément photosensible. Un tel transistor à effet de champ, qui sera appelé par la suite "JPET", est un dispositif semiconducteur 5 photosensible connu. Toutefois, pour pouvoir utiliser un tel transistor à effet de champ pour atteindre les huts visés par l'invention, il est nécessaire qu'il soit réalisé autrement que les "JFET" connus et ce, de telle façon qu'un tel JFEH? puisse être utilisé dans le mode d'emmagasinage de charge et que les problèmes qui se présentent par suite de la 10 liaison d'un grand nombre de tels JFET sous la forme d'une série linéaire ou sous la forme d'une série bidimensionnelle ou mosaïque, soient éliminés ou du moins réduits en grande partie. Bans une forme de réalisation préférée de l'invention, les éléments photosensibles sont intégrés dans un corps monocristallin en un matériau semiconducteur photo-15 sensible, corps comportant un substrat d\jnpremier type de conduction sur lequel est appliquée une couche épitaxiale relativement mince, du type de conduction opposé et présentant une résistivité plus élevée. Pour chaque élément capteur d'images on élabore dans la couche épitaxiale une zone relativement petite du même type de conduction que la couche 20 épitaxiale et avec une résistivité inférieure. Cette zone s'étend à partir de la surface dans la couche épitaxiale jusqu'à une profondeur qui est inférieure â l'épaisseur de la couche épitaxiale. Cette zone qui forme l'électrode d'évacuation d'un JFET est entourée par une zone peu profonde du premier type de conduction et est séparée de celle-ci, cette 25 zone présentant une résistivité relativement basse. Cette zone qui, en général, est annulaire, sert d'électrode de porte. Il faut remarquer que par "annulaire- on entend n'importe quelle forme pour laquelle l'électrode de porte entoure la zone d'évacuation. Chaque élément capteur de la série linéaire ou de la mosaïque est donc caractérisé par une élec-30 trode d'évacuation qui est entourée par uné porte annulaire et ce, dans la même couche épitaxiale. Tous les éléments eaptemS d'images dans une ligne ont une électrode d'alimentation commune qui, dans ce cas, représente une liaison avec la partie de la couche épitaxiale qui est située à l'extérieur de la porte annulaire. 35 Si, pendant le fonctionnement, on applique une impulsion appropriée à l'électrode de porte et par conséquent à la jonction p-n entre l'électrode de porte et la couche épitaxiale, la zone d'épuisement de cette jonction p-n s'étend soit sur toute l'épaisseur de la couche épitaxiale jusqu'au substrat du premier type de conduction ou 40 jusqu'à la région d'épuisement qui s'étend du substrat du premier type de 72 1(M 2-0 3 2130669 conduction dans la couche épitaxiale du type de conduction opposé, de sorte que l'on obtient une région d'épuisement annulaire qui "bloque complètement le canal entre la zone d'alimentation commune aux éléments et chacune des zones d'évacuation â l'intérieur de chaque région d'épuise-5 ment. Lorsque la tension à l'électrode de porte est supprimée, les régions d'épuisement subsistent pendant un temps de trame compte non tenu d'une décharge lente par suite de la fuite provoquée par le courant d'obscurité. Pour la lecture ou l'exploration d'un élément capteur, une impulsion de tension est appliquée à l'électrode d'évacuation de cet 10 élément. Cela peut se faire n'importe quand ou autant de fois que nécessaire, alors que la lecture n'est pas destructive. Lorsqu'aucun rayonnement ne tombe sur les éléments, le canal de ces éléments présente une forte impédance et le signal de sortie aux bornes d'une impédance montée en série avec l'élément est petit. Le rayonnement qui tombe sur un élé-15 ment capteur entre des balayages, fait s'écouler la charge emmagasinée avec mne vitesse proportionnelle à l'intensité du rayonnement et par conséquent, la résistance du canal diminue. Si un rayonnement suffisant tombe sur l'élément, la diode de porte est entièrement déchargée et l'impulsion de lecture apparaît presque entièrement aux bornes de l'impé-20 dance série. Ce fonctionnement dans le mode d'emmagasinage de charge diffère de celui des dispositifs connus en ce que le signal de sortie représente non seulement la charge accumulée qui est transmise pendant la lecture au circuit de sortie mais qui comporte également le 25 signal beaucoup plus élevé obtenu par l'amplification provoquée par le transistor à effet de champ constituant l'élément capteur. De cette façon on obtient des rapports entre les tensions de sortie/^8 sans rayonnement incident sur l'élément capteur d'image, qui dépassent 1000 pour un niveau de tension de l'ordre de quelques Volts comparés à des millivolts 30 avec les dispositifs connus. De la brève description donnée ci-dessus, il ressort que pour obtenir le fonctionnement dans le mode d'emmagasinage de charge désiré, chaque élément capteur d'images de la série doit comporter des liaisons accessibles séparément avec l'électrode de porte et 35 la zone d'évacuation et/ou la zone d'alimentation de façon que chaque élément capteur d'image puisse être lu ou exploré lorsque ceci est désiré, en appliquant une impulsion de tension à sa zone d'évacuation ou à la zone d'alimentation, après quoi une impulsion de tension peut être appliquée â l'électrode de porte pour recharger les diodes de porte, ce 40 qui se produit à la fin de chaque intervalle de temps de trame. 72 10420 4 2130669 Suivant une autre caractéristique de l'invention, la sensibilité à une couleur du dispositif capteur d'image peut être modifiée à discrétion. Ceci est obtenu en appliquant une tension de polarisation permanente entre le substrat et la zone d'alimentation 5 commune, de sorte que l'on obtient une région d'épuisement qui s'étend, à partir du substrat, dans la couche épitaxiale. La profondeur de cette région d'épuisement détermine l'emplacement ou la profondeur du canal à partir de la surface sur laquelle tombe le rayonnement. Comme on le sait des quanta de rayonnement de longueurs d'onde différentes pénètrent à 10 des profondeurs différentes dans le matériau semiconducteur; la lumière rouge pénètre par exemple plus profondément que la lumière bleue. En modifiant la tension de polarisation appliquée au substrat et de ce fait l'étendue de la couche d'épuisement entre le substrat et la couche épitaxiale il est possible de régler la profondeur de la partie photosen-15 sible et de ce fait de rendre le dispositif plus sensible à la lumière bleue ou à la lumière rouge. Suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque rangée ou colonne de transistors à effet de champ photosensibles peut être explorée ou lue simultanément et ensuite être re-20 chargée simultanément en couplant toutes les électrodes d'alimentation ou d'évacuation à une ligne à retard et en appliquant une impulsion de tension à l'électrode restante. La recharge des transistors est obtenue en couplant un dispositif auxiliaire, par exemple un transistor MOS à chacune des électrodes de porte du transistor à effet de champ. 25 La description qui va*suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bièn comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 est une vue en plan d'une partie d'un dispositif de prise de vues comportant une série d'éléments linéaire 30 conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe du dispositif de la fig. 1 suivant le plan il-II indiqué sur la fig. 1. La fig. 3 est une coupe du dispositif représenté sur la fig. 2, suivant le- planEI-ÎIindiqué sur la fig. 1. 35 La fig. 4 est un schéma partiel qui illustre le fonctionnement du dispositif de la fig. 1. La fig. 5 représente différentes impulsions de tension correspondant au circuit de la fig. 4- La fig. 6 est une vue en plan d'une partie d'une 40 autre forme de réalisation d'un dispositif de prise de vues conforme à 72 10420 5 2130669 l'invention comportant une série linéaire d'éléments qui peuvent être lus s imultanément. La fig. 7 est une coupe du dispositif représenté sur la fig. 6 suivant le plan VH-VII indiqué sur la fig» 6. 5 La fig. 8 est un schéma partiel du dispositif de la fig. 6. La fig. 9 est une vue en plan d'une partie d'un dispositif de prise de vues bidimensionnel, conforme à l'invention. La fig. 10 est un schéma partiel du dispositif 10 selon la fig. 9. Les figures 1, 2 et 3 représentent une forme de réalisation de l'invention pour l'utilisation comme série linéaire qui peut être utilisée pour la reproduction d'une ligne de rayonnement. Comme on le sait, des dispositifs de ce garrre conviennent comme dispo-15 sitifs de lecture optiques et comme dispositifs de détection analogues en vue de convertir une configuration de lumière incidente en un signal électrique. Dans ces formes de réalisation et dans les autres formes de réalisation décrites par la suite, les JFET présentent un canal de type n. Il est cependant évident que ceci n'est donné qu'à titre d'ex-20 emple et que l'on peut obtenir les mimes buts visés par l'invention avec des transistors ayant un canal de type p, en inversant simplement tous les types de conduction et ^es potentiels, comme cela est connu. Il est également évident que les dessins ne sont pas toujours à échelle et que les différents écarts et géométrie» ne sont pas nécessairement corrects. 25 Le spécialiste pourra cependant trouver facilement les écarts et les géométries nécessaires pour obtenir le fonctionnement décrit. En particulier, par souci de clarté,lesépaisseurades couches dans les figures 2, 3 et 7 sont augmentées notablement. La première forme de réalisation comporte un 30 disque de type p usuel ou substrat 1 constitué par un matériau semicon-cucteur monocristallin, par exemple du silicium avec une résistivité relativement basse, par exemple 0,1 ohm.cm. Sur le substrat est appliquée une couche épitaxiale 2 de type n présentant une résistivité plus élevée, par exemple 10 ohms.cm et une épaisseur de, par exemple, 10 microns. 35 A l'aide des techniques de diffusion conventionnelles ou de l'implantation d'ions, on élabore une zone superficielle 3 de type p, annulaire dans la couche épitaxiale 2. La zone 3 s'étend dans la couche épitaxiale 2 jusqu'à une profondeur, qui est inférieure à l'épaisseur de la couche épitaxiale et forme une électrode de porte drun JFET. La profondeur peut 40 par exemple être de 0,5 micron et la concentration en accepteur peut 72 10^20 « 2130669 19 être, en moyenne, de 10 atomes de bore par centimètre cube. Ensuite, à l'aide des techniques de diffusion ou d'implantation d'ions usuelles, on élabore une zone 4 de type n, circulaire, qui se situe à l'intérieur de l'électrode de porte annulaire 3 et forme une zone d'évacuation d'un 5 JFET, et deux régions de contact d'alimentation 5 de type n présentant une grande surface et s'étendant le long de la surface supérieure du disque. Il faut remarquer que l'on forme un certain nombre de ces transistors à effet de champ 6 avec structure circulaire dans le corps semiconducteur commun. Ces JFET 6 comportent chacun un seul élément capteur 10 d'image et ils forment ensemble la série linéaire du nombre désiré. Les régions de contact d'alimentation et d'évacuation 4 et 5 sont constituées par du matériau de type n+ et peuvent avoir la même concentration en donneur et la même profondeur. Comme impureté on peut par exemple utiliser du phosphore. Lorsque la structure décrite est fabriquée à l'aide 15 d'une diffusion, on applique à la surface du disque une couche d'oxyde de silicium masquante 1. Dans la couche 7 on peut pratiquer les fenêtres usuelles en utilisant des techniques -photorésiet usuelles en vue de déterminer la grandeur des régions d'alimentation, d'évacuation et de porte et des contacts à appliquer. Comme le montre la figure, chaque 20 porte 3 est munie d'un contact avec une couche métallique distincte, qui est appliquée de façon usuelle par précipitation de métal et qui s'étend sur la couche d'oxyde 7- Ces contacts sont désignés par la référence 8. De façon analogue, chaque région.d'évacuation 4 est munie séparément d'un contact avec une métallisation qui est désignée par la référence 9-25 Pour réduire la résistance dans le circuit d •'alimentation, on a appliqué sur les régions d'alimentation 5 de type n entre les métallisations d'alimentation et de porte, des couches métalliques 10. A un ou plusieurs des contacts d'alimentation 10 peut être connectée une ligne qui forme une liaison d'alimentation commune pour toute la série d'éléments 6 dont 30 chaque élément capteur d'image 6 comporte une porte distincte et une liaison d'évacuation distincte. Comme le montre la fig. 2, on peut également réaliser une liaison 12 avec le substrat 1. La fig. 2 représente une géométrie essentiellement annulaire d'un transistor à effet de champ avec lequel le courant 35 s'écoule, si possible, de la région d'alimentation 5 vers la région d'évacuation 4 Pa^ l'intermédiaire d'un canal annulaire 11 qui s'étend au-dessous de la porte annulaire 3 et entre cette dernière et le substrat 1. Il est possible de bloquer le canal 11 en formant une région d'épuisement qui s'étend de la région de porte 3 vers le substrat, ce qui peut 40 être obtenu en appliquant une tension négative à la porte 3 de type p. 72 10420 7 2130669 Il est évident que si l'on applique également une tension négative au substrat 1 de type p, la région d'épuisement s'étend dé la surface intermédiaire entre la couche épitaxiale et le substrat, dans la couche épitaxiale. Il est donc possible de bloquer le canal de chaque transis-5 tor à effet de champ soit uniquement au moyen d'une tension appliquée à la porte 3 ou au moyen de tensions distinctes appliquées à la porte 3 de type p et au substrat 1 de type p. La fig. 2 représente cette dernière possibilité. Les lignes en pointillé 13 délimitent l'étendue de la couche d'épuisement qui peut être obtenue en appliquant une tension 10 dans le sens du blocage à la jonction p-n entre la couche épitaxiale 2 et le substrat 1. Les lignes en pointillé 14 représentent la couche d'épuisement qui s'étend de la porte 3 cle type p lors de l'application d'une tension négative pour polariser la jonction entre les portes et la couche épitaxiale 2 dans le sens du blocage. Etant donné que la couche 15 épitaxiale 2 de type n a une résistivité notablement supérieure à celle de la porte 3 de type p et du substrat 1, les couches d'épuisement s'étendent, en majeure partie, dans la couche épitaxiale 2. Il faut remarquer que les régions d'épuisement chevauchantes bloquent le canal 11. Lorsqu'on applique une tension entre l'électrode d'alimentation 5 et 20 l'électrode d'évacuation 4, il ne circule en pratique aucun courant dans un circuit de sortie connecté à ces électrodes. Si par contre, comme le montre la fig. 1, un rayonnement représenté par les flèches L, tombe sur la surface du dispositif, avec une énergie suffisante pour pénétrer dans la couche épitaxiale de type n à l'intérieur de la région d'épuisement 25 ou jusqu'à une distance d'une longueur de diffusion de celle-ci, il se forme des paires électron-trou, alors que les électrons sont attirés vers la jonction de l'électrode de porte, de sorte que la porte envisagée est partiellement déchargée. La mesure de la décharge est fonction du rayonnement. 30 Pendant le fonctionnement, chacune des diodes de porte est polarisée pour bloquer le transistor à effet de champ correspondant. Cela se produit exactement après un balayage. Ensuite la polarisation est supprimée. A l'exception de la fuite usuelle provoquée par le courant d'obscurité, le canal reste bloqué pendant tout le temps 35 de trame, c'est-à-dire le temps entre deux balayages successifs, à moins qu'un rayonnement incident ne forme des porteurs de charge libres qui, lorsqu'ils sont attirés par la jonction polarisée dans le sens du blo-cage, provoquent une décharge de cette jonction de porte, de sorte qu'à son tour l'épaisseur de la région d'épuisement diminue. La mesure de cette 40 diminution est naturellement en relation avec le nombre de porteurs de 72 10^20 8 2130669 charge libres engendrés par le rayonnement. Dans l'intervalle de temps entre deux balayages, l'élément capteur d'image intègre les porteurs de charge libres engendrés par le rayonnement incident pendant toute cette période, de sorte que l'on obtient le fonctionnement désiré dans le mode 5 d'emmagasinage de charge, Pour lire l'état de la charge emmagasinée, les électrodes d'alimentation et d'évacuation de chaque transistor à effet de champ sont enclenchées par une impulsion de tension appliquée sur l'électrode d'alimentation ou d'évacuation à chaque instant désiré pendant le temps de trame et le courant dans le circuit de sortie est alors 10 fonction de la grandeur du canal. Il faut également remarquer que le courant de sortie ne représente pas uniquement la charge emmagasinée ou mieux, la variation de la charge emmagasinée sur tout le temps de trame, mais que cette modification également multipliée par le facteur d'amplification du transistor à effet de champ apparaît dans le signal de sor-15 tie, Etant donné que d'autre part la lecture de l'état de charge n'est pas modifiée, on obtient une lecture non destructive et l'état de charge peut être lu à plusieurs reprises sans que, en l'absence d'un nouveau rayonnement, l'état de charge soit modifié. La fig. 4 représente un schéma du dispositif de 20 la fig. 1. Les éléments capteurs d'image 6 sont représentés par les signes JFET usuels. Il faut remarquer que le substrat 1, qui est représenté par la liaison 20, est commun à tous les éléments capteur d'image. De façon analogue, l'électrode d'alimentation 5 est commune et est représentée par la liaison 21. Les liaisons d'évacuation des différents 25 éléments sont désignées par 22-24 et les liaisons de porte avec les éléments individuels sont désignées par 25-27- Le signal de sortie est prélevé sur une résistance de charge 28 par l'intermédiaire d'une liaison 29. Le signal de sortie est représenté par Le circuit avec lequel les électrodes de porte 30 peuvent être chargées est représenté schématiquement par un commutateur rotatif 30 â l'aide duquel une impulsion négative (voir fig. 5) peut être appliquée successivement à chacune des portes. La lecture se fait au moyen d'un commutateur rotatif 31 représenté schématiquement, qui applique successivement une impulsion positive à chacune des liaisons 35 d'évacuation. Les commutateurs rotatifs sont représentés symboliquement et peuvent être remplacés comme on le sait par des registres ou par des circuits appropriés comme on l'a décrit dans les publications citées ci-dessus. Le rayonnement tombant sur chacun des éléments est représenté symboliquement par les flèches L^ pour le premier élément et L2 pour le 40 deuxième élément, tandis qu'aucun rayonnement ne tombe sur le troisième 72 10420 9 2130669 élément. Les trois tensions représentées sur la fig. 5 illustrent clairement le fonctionnement du dispositif. La figure supérieure représente les impulsions d'exploration qui sont appliquées 5 successivement à l'électrode d'évacuation de chacun des éléments capteurs d'image; la figure centrale représente les impulsions pour la recharge, impulsions qui sont appliquées successivement à chacune des portes des éléments capteurs d'image juste après l'impulsion d'exploration; la figure inférieure représente le signal de sortie qui est prélevé pour les 10 différentes irradiations représentées. Le niveau de rayonnement élevé L^ du premier élément provoque un déblocage relativement élevé du canal et par conséquent un signal de sortie relativement élevé aux bornes de la résistance de charge 28. Le rayonnement plus faible L^ du deuxième élément capteur d'image provoque un déblocage moins important du canal et 15 par conséquent un signal de sortie plus petit. En l'absence de rayonnement sur-le troisième élément capteur d'image et en supposant qu'il ne se produit qu'une fuite négligeable, le signal de sortie ne présentera que les pointes représentées, qui sont provoquées par la commutation. Après chaque exploration, la porte est de nouveau chargée jusqu'à un 20 niveau pour lequel le canal est à nouveau bloqué et pendant tout le temps de trame, la diode de porte reste dans cet état à moins qu'elle ne soit déchargée par suite de l'absorption de rayonnement. Le dispositif est donc commandé dans un mode d'emmagasinage de charge parfait. Les figures 6 et 7 représentent un autre dispo-25 sitif conforme à l'invention avec lequel les éléments peuvent être lus et être à nouveau rechargés simultanément au lieu de l'être successivement comme dans le dispositif représenté sur les figures 1 à 3» Les JFET présentent une géométrie identique à celle de l'exemple de réalisation précédent et comportent une zone d'évacuation 4» une zone d'alimentation 30 commune 5» des portes annulaires distinctes 3 qui déterminent un canal annulaire 11. La différence réside dans le fait qu'au lieu d'être réalisée par une liaison directe avec la porte 3 pour charger l'électrode de porte, la charge est obtenue par l'intermédiaire d'un transistor auxiliaire 40 qui est formé par un transistor à effet de champ avec électrode 35 de porte isolée et qui sera désigné par la suite par "transistor MOS" dont la zone d'alimentation est formée par la région de porte 3 d'un JFED. L'électrode d'évacuation du transistor MOS est une petite région 41 de type p qui se situe à côté et à l'extérieur de la porte annulaire 3 du transistor à effet de champ. Le canal du transistor MOS se trouve dans 40 une région superficielle 43 de la couche épitaxiale entre la zone d'ali 72 10^20 10 2130669 mentation 3 et la zone d'évacuation 41• L'électrode de porte du transistor MOS est une métallisation en forme de bande allongée 42 appliquée sur la couche d'oxyde 7 et se situant au-dessus de tous les canaux 43 entre chaque zone d'évacuation distincte 42 et la zone d'alimentation 3 5 correspondante. L'électrode de porte 42 des transistors MOS est reliée, par ailleurs, par l'intermédiaire d'ouvertures pratiquées dans la couche d'oxyde 7» à. chacune des zones d'évacuation 41 des transistors MOS. La fig. 8 représente schématiquement un circuit illustrant le fonctionnement du dispositif selon les figures 6 et 7. Les 10 éléments capteurs d'image formés par les JFET sont également désignés par la référence 6. Avec ce dispositif, une impulsion de tension négative Vg est appliquée pendant la lecture à toutes les électrodes d'alimentation communes, par l'intermédiaire d'une liaison 45 avec la région 5. Le signal de sortie est prélevé séparément sur l'électrode d'évacua-15 tion de chaque transistor à effet de champ 6, par l'intermédiaire d'une liaison 9 et d'une résistance de charge 46 et est appliqué à une ligne à retard 47. A la sortie de la ligne à retard 47» on peut prélever le signal video V . Les portes 3 des transistors à effet de champ 6 sont chargées simultanément par l'intermédiaire de transistors MOS 40 dont les 20 zones d'alimentation sont formées par les portes 3 des transistors à effet de champ 6. Les électrodes de porte et les zones d'évacuation 41 des transistors MOS sont toutes reliées, par l'intermédiaire d'une liaison 42, à une source de tension de porte qui engendre les impulsions négatives V^. 25 Pendant le fonctionnement, à la fin de l'inter valle de trame, une impulsion de tension est appliquée à toutes les zones d'alimentation 5 des transistors à effet de champ 6 formant les éléments capteurs d'image, de sorte que ceux-ci deviennent conducteurs en rapport avec la mesure dans laquelle leurs canaux sont débloqués sous l'effet du 30 rayonnement incident. Les signaux ainsi obtenus sont appliqués à la ligne à retard 47 â- partir de laquelle chaque signal subit, comme on le sait, un retard différent de sorte que les signaux, alors qu'ils sont appliqués simultanément à la ligne à retard, apparaissent dans l'ordre 35 de succession correct à sa sortie et forment un signal video normal. La lecture ou 1 'explèration de to.us les éléments 6 se fait donc simultanément. Directement après l'impulsion d'exploration V , on applique l'impulsion aux électrodes de porte 42 et aux zones d'évacuation 41 des transistors MOS 40 pour charger â nouveau les portes 3 des JFET. La 40 polarité est telle que tous les transistors MOS sont simultanément conduc 72 101*20 11 2130669 teurs, de sorte que l'électrode d'alimentation 3 de chaque MOS est portée à un potentiel négatif. Lorsque l'impulsion de tension se termine, le transistor MOS est mis hors circuit et l'électrode d'alimentation, c'est-à-dire la porte 3 de chaque transistor à effet de champ 6, 5 reste chargée, de sorte que les canaux des transistors à effet de champ 6 sont à nouveau bloqués. Les figures 9 et 10 représentent une façon d'agrandir la série linéaire telle que représentée sur les figures 6 à 8 et d'obtenir une série bidimensionnelle ou mosaïque. Les éléments cor-10 respondants portent les mimes références. Comme auparavant, les éléments capteurs d'image formés par les JFET et désignés par 6 comportent chacun une zone d'évacuation distincte 4 et une porte 3. D'autre part, tous les transistors à effet de champ 6 ont, dans une colonne, une électrode d'alimentation commune 5» 5'- Les colonnes de transistors à effet de 15 champ 6 sont isolées entre elles par des régions diffusées 49 de type p qui s'étendent comme des lignes à travers la mosaïque entre la surface et le substrat 1 de type p. De telles régions sont connues en tant que telles dans la technique des semiconducteurs comme des zones d'isolation. Toutes les zones d'évacuation 4 d'une rangée de JFET sont reliées entre 20 elles par une couche métallique en forme de bande désignéè par 50, 51 • Comme dans le dispositif représanté sur les figures 6 à 8, la porte 3 de chaque transistor à effet de champ 6 est reliée, par l'intermédiaire d'un transistor MOS intégré 40, avec des lignes de charge qui forment à la fois les électrodes de portes isolées des transistors MOS. Chaque 25 rangée de transistors MOS a une liaison de porte commune désignée par 52, 53- Toutes les lignes de substrat (1 sur la fig. 2) des transistors à effet de champ sont reliées ensemble à une source de tension 54, 55. dont le pôle positif, pour chaque colonne de transistors à effet de champ, est relié à la zone d'alimentation d'un canal de type p JFET 56, 30 57 qui peut être élaboré dans un autre corps semiconducteur ou être intégré avec les autres éléments dans un corps commun. La zone d'évacuation de ce transistor à effet de champ auxiliaire 56, 57 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance de charge 58, 59 à une ligne à retard 60 et aux électrodes d'alimentation 5» 5' des transistors à effet de champô 55 d'une colonne, constituant les éléments capteurs d'image. Pour la recharge on applique successivement par l'intermédiaire du commutateur rotatif 62 représenté symboliquement à chaque rangée d'éléments capteurs d'image formés par les transistors à effet de champ 6, une impulsion négative Vn. Les signaux de sortie sont également prélevées sur les élec-40 trodes d'alimentation 5» 5' et transmis à la ligne à retard 60 à la 72 10420 12 2130669 sortie de laquelle elles apparaissent comme un signal video usuel V . Les transistors à effet de champ auxiliaires 56» 57 servent à isoler les zones d'alimentation 5 de l'élément capteur d'image exploré pendant l'exploration du substrat 1. De ce fait, les transistors à effet de 5 champ auxiliaires 56, 57 sont normalement conducteurs pendant tout le temps de trame et sont ensuite bloqués par l'application de la même impulsion positive aux électrodes de porte par l'intermédiaire des lignes 64, 65. Pour faire en sorte que l'électrode d'alimentation soit suffisamment isolée pendant la lecture, les contacts fixes du commuta-10 teur 63 sont conçus de telle façon que le temps d'application de l'impulsion Vd aux transistors à effet de champ auxiliaires 56, 57 chevauche entièrement le temps d'application des tensions aux électrodes d'évacuation des transistors à effet de champ 6. Naturellement on peut également prévoir des.sources de tensions séparées, alors que l'impulsion appli-15 quée aux transistors à effet de champ auxiliaire 56, 57 est plus longue que celle qui est appliquée pour explorer les transistors à effet de champ 6. PQur obtenir le mode d'emmagasinage de charge bidimensionnel décrit, il est donc nécessaire que les lignes de porte et 20 les lignes d'évacuation 50-53 soient parallèles entre elles et qu'elles se coupent entre les zones d'isolation 49 de type p s'étendant entre les colonnes sur la fig. 9^ Ceci offre l'avantage qu'il ne faut prévoir qu'une couche de métallisation lors de la fabrication du dispositif. Pour illustrer la séquence de temps d'impulsion 25 pour la charge et la lecture comme le montre la fig. 5» une impulsion typique pour un intervalle de temps de trame d'environ 2 millisecondes a une largeur d'environ 2 microsecondes et une impulsion typique pour la charge, a par exemple une largeur d'environ 1 microseconde. Comme on l'a dit ci-dessus, il faut qu'après 30 que l'impulsion pour la charge ait été appliquée, la porte d'un JFET soit isolée pour empêcher que la charge sur la diode de porte ne s'écoule par une fuite, autrement que par recombinaison sous l'influence d'un rayonnement incident. Il existe de nombreuses façons d'atteindre ce but comme on l'a décrit déjà dans les publications précitées. C'est 35 ainsi que l'on peut utiliser par exemple une diode en série avec chaque ligne de porte. On peut également connecter un condensateur en série avec chaque ligne de porte. Dans ce dernier cas cependant, l'impulsion de tension pour la charge doit avoir la polarité inverse de façon que la porte du JFET soit polariséedans le sens direct et que de ce fait le 40 condensateur série se charge. La porte du JFET est alors chargée lorsque 72 10420 13 2130669 l'impulsion est supprimée. ¥ne fies caractéristiques de l'invention est que l'impulsion de tension pour la recharge fies éléments capteurs d'image se produit ât un autre instant q.ae 1* impulsion d'exploration. Cela signifie 5 que des transitions de commutation qui se produisent pendant la recharge, ne reduisent pas le rapport signal—bruit pendant la lecture. D'autre part, les transitions de commutation se produisant pendant la lecture sont maximales au début de l'impulsion. En augmentant la longueur de l'impulsion de lecture le bruit provenant des transitions de commutation 10 peut être séparé du signal, de sorte que le rapport signal-bruit est encore amélioré. Cela ressort de la caractéristique de l'invention selon laquelle la lecture n'est pas destructive. D'autre part la grandeur de la transition de commutation est correlée -S. la grandeur de la capacité du substrat d'évacuation qui dans un dispositif conforme à 3."invention 15 doit être maintenue aussi petite que possible par la petite zone d'évacuation à l'intérieur de la porte annulaire. Un autre avantage est que l'amplitude initiale de l'impulsion de tension servant â recharger la porte peut être ajustée pour commander la mesure dans laquelle les transistors à effet de champ 20 sont bloqués. De principe peut par exemple être appliqué par une surmodulation de la porte lorsqu'une tension de polarisation est appliquée, au substrat pour obtenir la région d'épuisement 13 & la surface intermédiaire entre le substrat et la couche épitaxiale, de façon â ajuster un niveau de seuil au—dessous duquel le Ji'JST n'est pas conducteur. De 25 cette façon, il est possible de choisir un seuil pour compenser le courant de fuite aux bornes de la jonction pendant le temps que de la charge est emmagasinée pour faire en sorte que les dispositifs restent bloqués en l'absence de rayonnement incident. Une autre façon avantageuse de commande du dis— 30 positif consiste â ne pas polariser le substrat ou à le relier à l'électrode d'alimentation. -Si l'on choisit "pour l'électrode -de porte une impulsion de tension avec une amplitude telle que la région d'épuisement 14 peut atteindre le substrat 1, il se produit alors un perçage ( "-punch—tfarouab* ) qui limite la quantité de charge emmagasinée dams la 35 diode. Tous les transistors S. effet d-e champ constituant des éléments capteurs d'image, mime avec des tensions de perçage différentes peuvent être de ce fait entièrernsnt bloqués en appliquant une impulsion de tension aux portes qui est suffisamment grande pour bloquer celle-ci avec la tension de perçage la plus élevée. Bans ces conditions, le signal de 40 sortie au-dessous de la saturation, est indépendant â. la fois de la 72 10420 14 2130669 grandeur de 1'impulsion pour la recharge et de la tension de perçage. Comme on l'a déjà Mentionné ci—dessus, tous les dispositifs décrite ont la caractéristique que la profondeur de la partie de canal sensible de la couche épitaxiale 2 peut être commandée 5 par une tension appliquée entre le substrat 1 et la couche épitaxiale 2, tension qui fait en sorte qu'une région d'épuisement 13 s'étend dans la couche jusqu'à la région d'épuisement 14 qui s'étend à partir de la porte 3 vers le bas comme le montre la fig. 2. En modifiant la tension appliquée entre le substrat 1 et la couche épitaxiale 2, représentée 10 schématiquement par la pile variable f0 sur la fig. 4, la profondeur du canal 11 peut être modifiée. Par modification de cette profondeur, l'élément cajjteur d'image peut être rendu plus sensible aux parties rouges ou bleues du spectre étant donné que ces rayonnements pénètrent à des profondeurs différentes. En déplaçant par exemple la région d'épuise-15 ment 13 vers le haut, plus près de la surface, la sensibilité au rouge est diminuée. Inversement, la sensibilité au rouge est augmentée en réduisant l'étendue de la région d'épuisement 13. Dans les formes de réalisation décrites, on utilise du silicium comme matériau semiconducteur mais il est également 20 naturellement possible d'utiliser d'autres matériaux semiconducteurs. On peut également utiliser d'autres éléments actifs ou circuits de commutation au lieu des transistors MOS auxiliaires 41 et des JFET auxiliaires 56, 57 selon les formes de réalisation des figures 9 et 10. Il est d'autre part évident que comme avec le tube vidicon en silicium 25 connu, l'image de rayonnement peut être remplacée par une image électronique, une image de rayons X ou en général n'importe quelle image d'énergie qui est à même de produire des paires électron-trou dans l'élément capteur d'image semiconducteur, Il est d'autre part évident que l'invention 30 n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés mais que le spécialiste pourra imaginer de nombreuses variantes. 72 10420 15 2130669 REVENDICATIONS : 1. Dispositif de prise de vues comportant un corps semiconducteur avec une couche semiconductriced\in premier type de conduction et avec une résistivité relativement élevée, alors que dans 5 cette couche éont élaborés un certain nombre d'éléments sensibles au rayonnement, ce dispositif étant caractérisé en ce que les éléments sensibles au rayonnement sont chacun formés par un transistor à effet de champ dont l'électrode de porte est séparée par une jonction p-n de la région de canal alors que chaque transistor à effet de champ comporte 10 une région d'évacuation sous la forme d'une zone superficielle du premier type de conduction et avec une résistivité relativement basse, et une électrode de porte sous la forme d'une zone superficielle annulaire du type de conduction opposé et avec une résistivité relativement basse qui entoure la région d'évacuation correspondante et qui détermine la 15 région de canal du transistor à effet de champ, alors que les transistors à effet de champ comportent une région d'alimentation du premier type de conduction et à résistivité relativement basse qui se trouve à l'extérieur des régions de porte annulaires, alors que d'autre part on prévoir des organes pour appliquer avec des interruptions, une tension à 20 l'électrode de porte de chaque transistor à effet de champ pour charger la jonction entre chaque électrode de porte et la région de canal adjacente, et des organes pour appliquer avec des interruptions une tension d'interrogation entre les régions d'alimentation et d'évacuation de chaque transistor à effet de champ après que la jonction correspondante 25 ait été chargée, et des organes pour déduire un signal qui donne l'état de charge de chaque diode de porte, ce signal étant une mesure de la quantité de rayonnement qui peut tomber dans le corps semiconducteur à proximité d'une région de canal et qai provoque une décharge de la diode de porte correspondante de sorte qu'il se produit une augmentation 30 du courant entre la région d'alimentation et la région d'évacuation, cette augmentation étant correlée à la quantité totale de rayonnement absorbée dans l'intervalle de temps entre les tensions de charge et les tensions d'interrogation. 2. Dispositif de prise de vues selon la revendica-35 tion 1, caractérisé en ce que la couche semiconductrice est formée par une couche épitaxiale du premier type de conduction appliquée sur un substrat semiconducteur de type de conduction opposé. 3* Dispositif de prise de vues selon l'une des revendica tions 1 ou 2, caractérisé en ce que sont prévus plusieurs transistors à 40 effet de champ sous la forme d'une série linéaire ainsi que des 72 10420 16 213G669 organes à l'aide desquels l'électrode de porte de chaque transistor à effet de champ peut être reliée séparément et des organes à l'aide desquels la région d'alimentation ou d'évacuation de chaque transistor à effet de champ peut être reliée séparément. 5 4. Dispositif de prise de vues selon l'une des reven dications 2 ou 3, caractérisé en ce que des orgaïies sont prévus à l'aide desquels une tension peut être appliquée dans le sens du blocage à la jonction p-n entre le substrat et la couche épitaxiale. 5. Dispositif de prise de vues selon la revendica-10 tion 4» caractérisé en ce que les organes comportent une source de tension pour l'application d'une tension variable à la jonction p-n. 6. Dispositif de prise de vues selon une des revendications 1 à 5» caractérisé en ce que des organes sont prévus pour appliquer successivement une impulsion de tension aux régions de porte 15 du transistor à effet de champ. 7. Dispositif de prise de vues selon la revendication 6, caractérisé en ce que des organes sont prévus pour appliquer successivement une impulsion de tension aux régions d'alimentation et d'évacuation des transistors â effet de champ, alors que l'impulsion de 20 tension sur l'électrode de porte d'un transistor à effet de champ suit immédiatement 1'impulsion de tension sur la région d'alimentation ou d'évacuation de ce transistor. 8. Dispositif de prise de vues selon une des revendications 1 à 7» caractérisé en ce que des organes sont prévus pour 25 appliquer simultanément une impulsion de tension aux régions de porte de chaque ligne des transistors à effet de champ, de sorte que toutes les diodes de porte d'une ligne peuvent être chargées simultanément. 9. Dispositif de prise de vues selon la revendication 8, caractérisé en ce que les organes pour l'application simultanée 30 d'une impulsion de tension comportent un transistor à effet de champ avec électrode de porte isolée dont la région d'alimentation forme l'électrode de porte d'un transistor à effet de champ et dont la région d'évacuation est séparée latéralement de celle-ci et dont l'électrode de porte isolée s'étend sur la surface du corps entre sa région d'ali-35 mentation et sa région d'évacuation. 10. Dispositif de prise de vues selon la revendication 9» caractérisé en cequeàchaque transistor à effet de champ est associé un transistor à effet de champ correspondant avec électrode de porte isolée, alors que les électrodes de porte des transistors à effet 40 de champ avec électrodes de porte isolées sont reliées entre elles. 72 10^20 17 2130669 H. Dispositif de prise de vues selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que les transistors à effet de champ sont disposés suivant des rangées et des colonnes, en ce que des organes sont prévus dans le corps pour isoler entre elles les colonnes de transistors 5 à effet de champ et en ce que les transistors à effet de champ d'une rangée comportent des électrodes de porte reliées entre elles et en ce que tous les transistors à effet de champ d'une rangée comportent des des régions d'alimentation ou d'évacuation reliées entre elles. 12. Dispositif de prise de vues selon la revendica-10 tion 11, caractérisé en ce que les organes d'isolation comportent une zone d'isolation allongée qui s'étend sur toute l'épaisseur de la couche et qui est du type de conduction opposé. 13. Dispositif de prise de vues convenant pour être commandé dfins un mode d'emmagasinage de charge et comportant un certain 15 nombre d'éléments sensibles au rayonnement, ce dispositif étant caractérisé en ce que les éléments sont formés par un certain nombre de transistors à effet de champ dont l'électrode de porte forme une jonction p-n avec la région de canal, transistors qui comportent par ailleurs une région d'alimentation et une région d'évacuation avec, à proximité 20 de l'électrode de porte, une région dé canal située entre la région d'alimentation et la région d'évacuation, alors que les électrodes de porte constituent avec les régions de canal adjacentes un certain nombre de diodes, alors que ces organes sont prévus pour charger ces diodes par une tension appliquée de façon à bloquer les canaux correspondants et 25 à maintenir les diodes chargées pendant un intervalle de temps de trame en l'absence d'énergie incidente, alors que des organes sont prévus pour interroger chaque transistor à effet de champ à la fin d'un intervalle de temps de trame pour déterminer l'état de charge de sa diode de porte, alors que le dispositif envisagé convient pour recevoir de 30 l'énergie incidente, qui peut pénétrer jusqu'à une longueur de diffusion des canaux et de ce fait peut décharger chaque électrode de porte selon l'intensité de toute l'énergie incidente pendant tout l'intervalle de temps de trame, et des organes sont prévus pour recharger les diodes de porte immédiatement après l'interrogation du transistor à effet de champ 35 correspondant. 14. Dispositif de prise de vues selon la revendication 13» caractérisé en ce que chaque transistor à effet de champ comporte une petite région d'évacuation centrale qui est entourée par une électrode de porte annulaire pour isoler la région d'évacuation de chaque 40 transistor à effet de champ d'une région d'alimentation qui forme une région d'alimentation commune pour un certain nombre de transistors à effet de champ.