Brevet FR2597647A1 — publié le 19871023

REGISTRE A DECALAGE A TRANSFERT DE CHARGE MUNI D'UN DISPOSITIF DE LECTURE EN TENSION SUR DIODE FLOTTANTE. La présente invention concerne un registre à décalage à transfert de charge muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante. Il est bien connu dans le domaine du transfert de charge 5 d'effectuer une lecture en tension sur une diode dont le potentiel est préchargé à une valeur de référence avant de recevoir la charge signal. Cette méthode de lecture des charges est décrite notamment dans l'article intitulé "Les dispositifs à transfert de charge", paru dans la Revue Technique THOMSON-CSF, volume 12, numéro 1, 10 mars 1980, pages 41 à 45. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique, un registre à décalage à transfert de charge vu de dessus. On a représenté les limites du canal de transfert des charges 1, de largeur constante, perpendiculairement au sens de transfert des charges, 15 indiqué par une flèche horizontale. On a également représenté quelques électrodes 2 de forme rectangulaire qui sont identiques entre elles. Le registre à décalage se termine par une diode 3, destinée à collecter les charges issues du registre. Cette diode comporte une première partie occupant toute la largeur du canal, suivie par une deuxième partie, de plus faible largeur, sur laquelle 20 est connectée l'entrée d'un amplificateur de sortie à haute impédance. Cette structure connue permet de réaliser une lecture en tension sur diode flottante. La présente invention propose une structure nouvelle qui permet d'améliorer la lecture en tension sur diode flottante qui est 25 réalisée. En particulier, la sensibilité et la linéarité se trouvent améliorées. L'inefficacité de transfert est réduite. On peut augmenter la fréquence de fonctionnement du registre à transfert de charge. 2 2597647 La présente invention concerne un registre à décalage à transfert de charge muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante, ledit registre comportant un canal de transfert des charges de largeur constante, perpendiculairement au sens de trans5 fert des charges, et des électrodes de dimension constante, selon le sens de transfert des charges et ladite diode étant connectée à une extrémité du registre o elle occupe toute la largeur du canal, caractérisé en ce que, vers l'extrémité du registre située du côté de la diode flottante, la largeur du canal diminue, de façon progres10 sive,et les dernmières électrodes ont une forme d'autant plus proche d'un secteur de couronne qu'elles sont proches de la diode flottante, de façon à rendre sensiblement uniforme pour chacune de ces électrodes, le trajet jusqu'à la diode flottante des charges qui la quittent, que les charges quittent Pélectrode à proximité des bords 15 du canal ou à proximité de l'axe longitudinal du registre. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue schématique d'un registre à décalage à 20 transfert de charge muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante selon l'art antérieur; - la figure 2, une vue schématique d'un registre à décalage à transfert de charge muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante selon Pinvention; - la figure 3, une vue schématique d'un registre à décalage à transfert de charge muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante, selon un mode de réalisation, proche de Pinvention, mais qui ne donne pas satisfaction. Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les 30 mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées. La figure I a été décrite dans l'introduction à la description. La figure 2 représente, de façon schématique, une vue de dessus d'un registre à décalage à transfert de charge muni d'un 3 2597647 dispositif de lecture en tension sur diode flottante selon l'invention. On constate que la largeur du canal 1, c'est-à-dire sa dimension perpendiculairement au sens de transfert des charges indiqué par une flèche horizontale, est d'abord constante, puis que, vers l'extrémité- du canal située du c8té de la diode de lecture 3, la largeur du canal diminue de façon progressive, symétriquement par rapport à l'axe longitudinal XX' du registre. La diode de lecture 3 occupe toute la largeur du canal de transfert des charges. On constate sur la figure 2 que dans la partie du registre dont le canal a une largeur constante les électrodes sont des électrodes rectangulaires, identiques entre elles, comme le sont les deux électrodes 4 qui sont représentées. Puis, à proximité de l'endroit o la largeur du canal diminue, on a modifié la forme des électrodes.:5 Les électrodes 5 du registre qui sont situées à proximité de la diode de lecture 3 ont une forme d'autant plus proche de celle d'un secteur de couronne qu'elles sont proches de la diode de lecture 3. On sait que pour augmenter la sensibilité d'une lecture en tension réalisée sur une diode flottante placée en sortie d'un registre 20 à décalage à transfert de charge, il faut réduire la capacité de la diode de lecture, et donc sa surface et son périmètre. Par rapport à la structure selon Part antérieur de la figure 1, la structure de la figure 2 présente une diode de lecture 3 de plus faible surface et de plus faible périmètre, et donc de plus faible 25 capacité, ce qui améliore la sensibilité de la lecture réalisée. On voit qu'on conserve au canal de transfert des charges la même largeur que dans le cas de la figure 1, excepté à proximité de la diode de lecture 3 o la largeur du canal diminue de façon progressive. Si l'on conserve avec le canal de la figure 2 des électrodes 2, rectangulaires et identiques, tout le long du canal, les résultats obtenus ne sont pas satisfaisants. En effet, dans cette hypothèse qui est illustrée par la figure 3, pour les électrodes proches de la diode de lecture 3, la distance à parcourir pour atteindre la diode 3 est beaucoup plus longue pour les charges qui quittent une électrode donnée à proximité des bords du canal que pour les charges quittant la même électrode à proximité de l'axe XX'. Or, les calculs montrent que la durée du transfert d'un paquet de charges varie sensiblement comme le carré de la distance à parcourir. En consequence, la structure de la figure 3 n'est pas satisfaisante car elle impose soit de fonctionner à des fréquences plus basses, que celles atteintes avec le dispositif de la figure 1, ce qui permet d'attendre Parrivée des charges ayant à parcourir les plus grandes distances, 10 soit d'admettre un fonctionnement avec une mauvaise linéarité. La figure 2 montre comment les électrodes ont été modifiées pour supprimer l'inconvient du dispositif de la figure 3. A proximité de la diode de lecture 3, on modifie la forme des électrodes de façon à rendre sensiblement uniforme le trajet jusqu'à 1 la diode de lecture 3 des charges quittant chaque électrode, que ces charges quittent Pélectrode à proximité des bords du canal ou à proximité de l'axe XX'. Sur la figure 2, le mode de réalisation de l'invention représenté, comporte après des électrodes 4 rectangulaires et identiques, des électrodes dont la forme est intermédiaire entre le rectangle et le secteur de couronne et dont la forme se rapproche du secteur de couronne lorsqu'on se rapproche de la diode de lecture 3. La partie concave des électrodes est orientée vers la diode de lecture 3. La dernière électrode du registe peut avoir exactement la forme d'un secteur de couronne. Selon les caractéristiques que rl'on cherche à obtenir pour le registre à décalage muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante, on détermine la façon dont le canal est modifié, le nombre d'électrodes qui ne sont pas rectangulaires, et la forme de 30 ces électrodes. En ce qui concerne les masques permettant d'obtenir les électrodes de forme non rectangulaire, on peut utiliser des moyens informatiques pour les obtenir. Les électrodes dont la forme est modifiée n'ont pas néces- 2597647 sairement la même largeur sur l'axe XX'. Par contre, il est impératif que toutes les électrodes du registre aient une même surface active, c'est-à-dire une même capacité de stockage. Ainsi, dans un exemple de réalisation, on a calculé les carac5 téristiques suivantes: - largeur du canal avant rétrécissement: 40 ym; - largeur active du canal au niveau de la diode de lecture:18 ym; - distance de la diode de lecture à partir de laquelle la largeur 10 du canal diminue: 30ym; - largeur des électrodes rectangulaires, selon le sens du transfert:6,75yjm; - nombre d'électrodes de forme non rectangulaire: 3; dimensions de la diode de lecture; cercle de 14 ym de diamètre, oe qui correspond à une surface de 155um; - surface de la diode de lecture utilisée dans l'art antérieur avec un canal de largeur constante égal à 40Jum: 270 Jm m Sur la figure 2, on constate que la diode de lecture 3 a une forme approximativement carrée avec le côté par lequel elle reçoit 20 les charges provenant du registre sensiblement en arc de cercle, ce qui permet d'utiliser au mieux son périmètre. On peut utiliser une diode de forme circulaire, ce qui permet d'avoir le plus petit périmètre possible pour une surface donnée. La structure proposée par l'invention permet d'obtenir une 25 forte sensibilité et une meilleure efficacité de transfert au niveau des derniers étages du registre. Le temps d'arrivée des charges sur la diode de lecture est réduit et donc le signal vidéo est établi plus rapidement sur cette diode de lecture. Il est possible d'augmenter la fréquence de fonctionnement du 30 registre à transfert de charge et la diode de lecture a une réponse plus linéaire. Dans le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 2, vers la fin du registre, la largeur du canal de transfert des charges I diminue, de façon progressive, et symétri- quement par rapport à raxe longitudinal XX' du registre. Il est bien entendu que cette dernière caractéristique n'est pas obligatoire et que rinvention couvre aussi des modes de réalisation dans lesquels la largeur du canal de transfert des charges I diminue, de façon 5 progressive, mais non symétriquement par rapport à lPaxe longitudinal XX' du registre. REVENDICATIONS 1. Registre à décalage à transfert de charge muni d'un dispositif de lecture en tension sur diode flottante (3), ledit registre comportant un canal (1) de transfert des charges de largeur constante, perpendiculairement au sens de transfert des charges, et des électrodes de dimension constante, selon le sens de transfert des charges et ladite diode (3) étant connectée à une extrémité du registre o elle occupe toute la largeur du canal,. caractérisé en ce que, vers l'extrémité du registre située du côté de la diode flottante (3), la largeur du canal (1) diminue, de façon progressive et les 10 dernières électrodes (5) ont une forme d'autant plus proche d'un secteur de couronne qu'elles sont proches de la diode flottante (3), de façon à rendre sensiblement uniforme pour chacune de ces électrodes (5), le trajet jusqu'à la diode flottante (3) des charges qui la quittent, que les charges quittent l'électrode à proximité des 15 bords du canal ou à proximité de l'axe longitudinal (XX') du registre. 2. Registre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, vers l'extrémité du registre située du côté de la diode flottante (3), la largeur du canal (1) diminue, de façon progressive et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal (XX') du registre. 3. Registre selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que la diode flottante (3) a une forme approximativement carrée, avec le côté par lequel arrivent les charges provenant du registre, sensiblement en arc de cercle. 4. Registre selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé 25 en ce que la diode flottante (3) a une forme circulaire.