Brevet FR2556539A1 — publié le 19850614

La présente invention concerne un dispositif de dé- tection comprenant une barrette de diodes photovoltaïques. De nombreux systèmes de détection comme par exemple ceux du type CCD, à couplage de charges (charge-coupled device) à balayage parallèle, comprennent un module de base, composé d'une barrette d'éléments détecteurs, par exemple cent vingt huit diodes photovoltaïques en HgCdTe quand la détection s'effectue dans les longueurs d'onde infrarouge. Le balayage parallèle consiste à faire pivoter un miroir devant la barrette de diodes et, par exemple, un paysage, pour obtenir le même résultat que si chacune des diodes pivotait elle-même et balayait une ligne de ce paysage. Les signaux de sortie des diodes sont multiplexés, avant d'être envoyés sur un circuit de traitement. Pour qu'il n'y ait aucune ligne aveugle dans l'image vidéo, en aval du multiplexeur, il faut donc qu'aucune de ces diodes ne soit défectueuse. Les barrettes de diodes en question sont obtenues à partir d'une plaquette. Dans le cas d'un cristal semicon- ducteur HgCdTe, on peut obtenir plusieurs dizaines de ces barrettes par plaquette. Mais le rendement a toujours été mauvais et ce, depuis une dizaine d'années. Ce rendement, c'est-à-dire, le rapport entre le nombre de barrettes sans défaut et le nombre total de barrettes de la plaquette, a toujours été inférieur à 10 %. La perte de matière a donc toujours été considérable. En outre, la sélection des barrettes non défectueuses d'une plaquette s'est toujours faite par tri manuel, doublant ainsi les frais de matière de frais de main-d'oeuvre importants. Le cofit des systèmes de détection évoqués plus haut a donc toujours été très élevé et c'est la réduction de ce coft que vise la présente invention. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de détection comprenant une barrette de diodes photovoltaïques, caractérisé par le fait que cette barrette est une barret- te défectueuse, que celle-ci est associée à au moins une autre barrette de diodes photovoltaïques défectueuse, pour associer les diodes respectives des deux barrettes par paires de diodes dont au moins une n'est pas défectueuse, et qu'il comprend des moyens de sélection du signal de sortie de cette diode non défectueuse. Grâce à l'invention, qui permet l'utilisation de bar rettes défectueuses, au moins deux qui se compensent mu- tuellement, le nombre de barrettes utilisables obtenues à partir d'une même plaquette devient considérablement plus élevé, jusqu'à correspondre à un rendement de 95 %, soit plusieurs dizaines de barrettes par plaquette. L'in- vention va donc permettre de ne plus g4cher près de 90 % de la production. Les moyens de sélection du dispositif de l'invention sont destinés à sélectionner l'un ou l'autre des signaux de sortie des deux diodes de chaque paire, donc disposées en ligne, dans le sens du balayage, pour qu'aucune ligne ne soit aveugle. I1 s'agit en réalité de moyens de gestion des défauts. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, ces moyens de gestion compren- nent une mémoire, contenant un programme de gestion, et des moyens de commutation, commandés par la mémoire, pour sélectionner l'un des signaux de sortie, avantageusement multiplexés,des deux barrettes, et éliminer l'autre. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription suivante d'une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, en référence aux dessins an- nexés, sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un disposi- tif de détection de l'art antérieur; - la figure 2 représente schématiquement le disposi- tif de détection de l'inventions - la figure 3 représente le dispositif de détection de l'invention avec ses moyens de gestion des défauts, et - la figure 4 représente schématiquement un exemple de réalisation de sous-modules de détection raccordés. On a dit plus haut que l'invention s'appliquait notamment aux systèmes infrarouge du type CCD, bien comnnu. Il ne s'agit pas ici d'une limitation de 'invention. Qutil s'agisse d'un circuit CCD ou de tout autre circuit de traitement ou d'analyse des signaux de sortie du dispo- sitif de détection de l'invention, proprement dit, ce circuit ne sera pas décrit, pour être parfaitement connu de l'homme de métier. On a représenté sur la figure 1, un dispositif de détection de l'art antérieur, comprenant-une barrette de détection 1 et un multiplexeur 2, dont la sortie est donc raccordée à un circuit de traitement non représenté. On n'a pas davantage..représenté, en amont du dispositif, le miroir de balayage, par exemple d'un paysage dont l'ana- lyse vidéo est à effectuer. La barrette 1 comprend une pluralité de diodes photo- voltalques 3, en l'occurrence 128 diodes en HgCdTe, dispo- sées en colonne, et balayant chacune une ligne du paysage. Les signaux de sortie des diodes 3 sont envoyés, de préfé- rence par l'intermédiaire d'amplificateurs non représentés, sur les entrées du multiplexeur 2. Les diodes 3 sont sans défaut. On a représenté schématiquement sur la figure 2 le seul dispositif de détection de l'invention. Il comprend deux barrettes 4, 5, similaires à la barrette 1, mais dont certaines des diodes photovoltaïques sont défectueuses. Ainsi, les diodes 6, 7 de la colonne de diodes de la bar- rette 4 et les diodes 8, 9 de la colonne de diodes de la barrette 5 sont défectueuses., Les diodes des deux barret- tes sont respectivement associées par paires parallèles respectivement aux lignes de balayage. Chacune de ces pai- res comportent au moins une diode non défectueuse. Ainsi, la paire 6, 10 comporte la mauvaise diode 6 de la barrette 4 mais la bonne diode 10 de la barrette 5; la paire 11, 8 comporte la bonne diode 11 de la barrette 4, la paire 12, 9, la bonne diode 12 de la barrette 4, la paire 7, 13, la bonne diode 13 de la barrette 5. A cet endroit, il faut préciser que l'invention n'est pas limitée à l'association de deux barrettes défec- tueuses et qu'on pourrait tout aussi bien en associer plus de deux. Il faut aussi souligner que si les deux colonnes de diodes du dispositif de l'invention sont généralement dis- posées sur deux barrettes différentes, il peut arriver que deux colonnes adjacentes d'une même plaquette de dé- part puissent être utilisées. Dans ce cas, il n'y a réelle- ment qu'un seul support de diodes. En réalité, et conformément à la figure 3, la topolo- gie des barrettes est telle que les diodes sont disposées en quinconce, d'une part, sur chacune des barrettes et, d'autre part, d'une barrette à l'autre, pour des raisons de fabrication et d'usinage et afin d'être plus concentrées. Néanmoins, la demanderesse a réussi à disposer sur chaque barrette deux colonnes espacées en largeur de 36 ym, de diodes de 36)xm de largeur et 50 "m de hauteur, et à dis- poser deux de ces barrettes de manière que leurs colonnes respectives adjacentes ne soient aussi espacées en largeur que de 36 "m, les diodes voisines de deux colonnes adja- centes étant espacées en hauteur de 72 "m. Les diodes de la barrette 14 de la figure 3 sont connectées au multiplexeur 15, celles de la barrette 16, au multiplexeur 17, les diodes défectueuses étant représen- tées en noir. Les deux multiplexeurs sont connectés à un circuit de traitement 18 par l'intermédiaire de deux interrupteurs analogiques 19, 20, respectivement. On notera encore ici que ces deux interrupteurs pourraient être remplacés par un seul commutateur analogique. Les deux interrupteurs sont commandés par une mémoire 21, par l'intermédiaire d'un amplificateur 22. La mémoire 21 contient un programme logique de ges- tion des défauts des barrettes 14, 16, pour sélectionner, pour chaque ligne de balayage, le signal de sortie de l'un ou l'autre des multiplexeurs 15, 17 et donc ne pas tenir compte de celui de l'autre. La mémoire 21 peut être une mémoire PROM (program- mable read only memory), contenant un programme préparé au moment du test des diodes des plaquettes, ou une mé- moire EEPROM (electrically erasable PROM), soit une mé- moire PROM électriquement effaçable, dont le programme peut être modifié au cours de l'utilisation du dispositif, pour le cas o d'autres diodes deviendraient défectueuses, la modification pouvant intervenir soit à l'occasion d'une opération de maintenance, soit automatiquement à l'aide d'un contrôleur. En définitive, le dispositif de détection qui vient d'être décrit comporte une matrice multidimensionnelle de diodes à lecture programmée. I1 s'agit d'une lecture ser- pentine des colonnes de diodes du dispositif, pour ne prendre en compte que les bonnes diodes. Afin de tenir compte de la commutation d'une barrette à l'autre, et du décalage spatial des barrettes associées, on disposera avantageusement, par exemple à l 'entrée du multiplexeur 17, une ligne à retard pour la remise en phase des signaux des deux multiplexeurs. A partir de la solution de l'invention qui vient d'être décrite, il est encore possible d'aller au-delà dans l'amélioration du rendement de production, c'est-à- dire dans l'augmentation de la part utilisable de la production des plaquettes de départ. I1 est en effet possible d'isoler des sous-modules de détection comprenant déjà au moins deux portions de barrettes associées dont les diodes respectives sont as- sociées par paires dont au moins une n'est pas défectueu- se, et de les raccorder en les mettant bout-à-bout, sous réserve que ce raccordement soit réalisé selon une ligne, ou mieux une voie, oblique et que par conséquent ces sous- modules aient été préalablement ainsi découpés en oblique. On notera que si au départ, et avant leur découpage, ces sous-modules peuvent parfaitement ne comporter que des diodes non défectueuses, une fois raccordés, ils com- portent à nouveau, de part et d'autre des voies de rac- cordement obliques des paires de diodes dont au moins une est défectueuse, pour l'être devenue au cours de l'opéra- tion de découpage. En effet, on ne sait pas découper les plaquettes de diodes suivant une voie suffisamment fine pour épargner toutes les diodes, compte-menu de leurs dimensions. Et c'est la raison pour laquelle, le découpage en oblique est impératif. La figure 4 représente un exemple de réalisation de sous-modules raccordés. A partir d'une double barrette de diodes appariées en lignes, ou même de deux ou plusieurs de ces doubles barrettes, on a découpé un premier sousmodule 30, un second sous-module 31 et d'autres non représentés. Le découpage a été réalisé en biais, c'est-à-dire non perpendiculairement aux parois latérales 32, 33 de la double barrette, ou suivant des voies inclinées sur les lignes de diodes appariées. Le module 30 a été découpé suivant la ligne irrégu- lière 34, ayant préservé la diode 35 de la première bar- rette 37 mais non la diode 36, disposée sur la même ligne, de la deuxième barrette 38. Le module 31 a été découpé suivant les lignes irrégulières 39, 40, la diode 41 de la barrette 38 ayant été préservée mais non les diodes 42 et 43 de la barrette 37. L'irrégularité des lignes 34, 39, 40 a été provoquée par le découpage. La mise bout-à-bout, par des moyens classiques, comme la colle, des sous-modules 30 et 31 provoque une discon- tinuité le long des lignes 34 et 39, en raison de leur irrégularité, mais cette discontinuité n'est pas dommagea- ble pour la détection, puisque les diodes restent appa- riées en lignes, avec au moins une bonne diode par ligne de balayage, grâce à la disposition oblique du raccor- dement. Ainsi, sur la ligne de diodes 35, 36, la détec- tion s'effectuera par la diode 35 de la barrette 37, sur la ligne de diodes 42, 41, par la diode 41 de la barrette 38. Si le découpage avait été réalisé perpendiculairement aux parois 32, 33, la double-barrette reconstituée aurait comporté des lignes de diodes aveugles. Grâce à cette disposition, il est donc possible, non seulement de découper dans des doubles barrettes, avec une ou deux plaquettes de départ, des sous-modules pour utili- ser au maximum la production, mais encore de réaliser des doubles barrettes de longueur plus importante qu'il ne serait sinon permis d'obtenir à partir des plaquettes de départ de dimensions déterminées. Dans le cas o les diodes sont au départ espacées d'une distance importante, par exemple de l'ordre de >m, on procèdera à un découpage des sous-modules par des moyens mécaniques, par exemple par sciage. Dans le cas o les diodes sont très faiblement espa- cées à la surface des barrettes, d'une part, et que l'é- paisseur de la ou des plaquettes de départ est faible, par exemple inférieure à 100 lm, d'autre part, on pourra pro- céder par gravure chimique ou ionique. Bien entendu, la reconstitution de barrettes "compo- sites" est également possible lorsque les diodes sont dis- posées en quinconce. {) RÉPUBLIQUE FRAN AISE 2 556 540 INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication ou cO Lt L_ REVENDICATIONS 1 - Dispositif de détection comprenant une barrette de diodes photovoltaXques, caractérisé par le fait que cette barrette est une barrette défectueuse (4; 14; 37), que celle-ci est associée à au moins une autre barrette de diodes photovoltaïques défectueuse (5; 16; 38) pour associer les diodes respectives des deux barrettes par paires de diodes (6, 10; 11, 8; 12, 9; 7, 13; 35, 36; 41, 42) dont au moins une (10; 11; 12; 13; 35; 41) n'est pas défectueuse, et qu'il comprend des moyens (1922) de sélection du signal de sortie de cette diode non défec- tueuse. 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de sélection comprennent une mémoire (21), con- tenant un programme de gestion, et des moyens de commuta- tion (19, 20) commandés par la mémoire (21), pour sélec- tionner l'un des signaux de sortie des deux barrettes (14, 16; 37, 38) et éliminer l'autre. 3 - Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les diodes de chaque barrette (14, 16) sont connectées aux entrées d'un multiplexeur (15, 17). 4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel la mémoire (21) est une mémoire PROM. - Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel la mémoire (21) est une mémoire EEPROM. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel les moyens de commutation comprennent deux interrupteurs analogiques (19, 20). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel les moyens de commutation comprennent un com- mutateur analogique. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les barrettes de diodes (37, 38) sont compo- sées de sous-modules (30, 31) raccordés suivant des voies (34-39, 40) inclinées sur les lignes de diodes appariées (35, 36; 41, 42). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les diodes des barrettes sont des diodes en HgCdTe.