Principe de fonctionnement d'une matrice CCD

Matrice CCD et photosites

Une matrice CCD est constituée d'un grand nombre de photosites, répartis en lignes et colonnes.

Un photosite est constitué d'un substrat de silicium dopé P, sur lequel on a déposé un isolant et une électrode, tout deux étant transparents.
Lorsqu'un photo arrive sur le photosite, il traverse l'électrode et l'isolant, et donne lieu à la génération d'une charge négative lorsqu'il atteint de substrat de silicium.
Les charges négatives ainsi formées sont "stockées" dans le photosite grace à l'action de l'électrode qui est chargée positivement.
Résultat : l'image est enregistrée sous la forme de charge électriques contenues dans les photosites

Lecture des photosites

Pour lire l'image, il faut récupérer les valeurs des charges négatives contenues dans chacun des photosites.
Pour cela, la matrice CCD est associée à une électronique, qui génère de signaux de lecture, appelés horloges.

Un premier type d'horloge fait déplacer les charges électriques de ligne en lignes. A chaque impulsion, les charges électriques contenues dans les photosites d'une ligne de la matrice sont déplacés vers les photosites de la ligne d'en dessous. Les charges contenues dans la dernière ligne de photosites est elle, transférée dans une ligne particulière de photosites, appelée registre horizontal :

Le deuxième type d'horloges permet de transférer les charges électriques contenus dans le registre horizontal : A chaque impulsion, les charges électriques situées dans les photosites du registre horizontal sont transférées vers le photosite voisin. Les charges situées dans le dernier photosite est alors "évacuée" vers la broche de sortie du CCD :

Les charges électriques récupérées sur la broche de sortie sont amplifiées puis converties en valeurs numériques, qui pourront être lues par un ordinateur :