Note ABES Development of a CMOS pixel sensor for the outer layers of the ILC vertex detector Développement d'un capteur de pixels CMOS pour les couches externes du détecteur de vertex ILC Capteur à pixel CMOS International Linear Collider (ILC) Détecteur vertex MIMOSA 31 CMOS pixel sensors (CPS) Monolithic active pixel sensors (MAPS) International Linear Collider (ILC) Vertex detector Correlated double sampling (CDS) Analog to digital converter (ADC) Column-level Self-triggered Multi-bit/step approximation 539.7 621.38 MOS complémentaires Capteurs d'images à pixels actifs Collisionneurs linéaires Détecteurs à semiconducteurs Convertisseurs analogique-numérique Le sujet de cette thèse est de concevoir un prototype de capteur à pixel CMOS adapté aux couches extérieures du détecteur de vertex de l'International Linear Collider (ILC).Il est le premier prototype de capteur CMOS intégrant un ADC en bas de colonne de 4-bit et une matrice de pixels, dédié aux couches externes. L'architecture du prototype nommé MIMOSA 31 comprend une matrice de pixels de 48 colonnes par 64 lignes, des ADC en bas de colonne. Les pixels sont lus ligne par ligne en mode d'obturation roulant. Les ADCs reçoivent la sortie des pixels en parallèle achève réalisent la conversion en effectuant une approximation de multi-bit/step. Sachant que dans les couches externes de l'ILC, la densité de pixels touchés est de l'ordre de quelques pour mille, !'ADC est conçu pour fonctionner en deux modes (actifs et inactifs) afin de minimiser la consommation d'énergie. Les résultats indiquent que MIMOSA 31 répond aux performances nécessaires pour cette couche de capteurs. This work deals with the design of a CMOS pixel sensor prototype (called MIMOSA 31) for the outer layers of the International Linear Collider (ILC) vertex detector. CMOS pixel sensors (CPS) also called monolithic active pixel sensors (MAPS) have demonstrated attractive performance towards the requirements of the vertex detector of the future linear collider. MIMOSA 31developed at IPHC-Strasbourg is the first pixel sensor integrated with 4-bit column-level ADC for the outer layers. It is composed of a matrix of 64 rows and 48 columns. The pixel concept combines in-pixel amplification with a correlated double sampling (CDS) operation in order to reduce the temporal and fixed pattern noise (FPN). At the bottom of the pixel array, each column is terminated with an analog to digital converter (ADC). The self-triggered ADC accommodating the pixel readout in a rolling shutter mode completes the conversion by performing a multi-bit/step approximation. The ADC design was optimized for power saving at sampling frequency. Accounting the fact that in the outer layers of the ILC vertex detector, the hit density is inthe order of a few per thousand, this ADC works in two modes: active mode and inactive mode. This thesis presents the details of the prototype chip and its laboratory test results. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 4064814 Université de Strasbourg Strasbourg 2014-12-31 https://theses.hal.science/tel-01068494 application/pdf 11863852 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2013/Zhang_Liang_2013_ED182.pdf http://www.theses.fr/2013STRAE036/abes https://theses.hal.science/tel-01068494 https://theses.hal.science/tel-01068494 https://theses.hal.science/tel-01068494 https://theses.hal.science/tel-01068494 Zhang Liang 1985-02-26 CN 17799004X 20917543 https://theses.fr/2013STRAE036 2013STRAE036 https://doi.org/10.70675/ff1b424cza8a9z4455za2ffz7973e453da68 2013-09-30 Instrumentation et microélectronique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Hu Yann MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 072150033 Uhring Wilfried Patrick MADS_PRESIDENT_DU_JURY 072149469 Paindavoine Michel MADS_RAPPORTEUR_1 059655720 Genat Jean-François MADS_RAPPORTEUR_2 139601686 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 PH 156500019 Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 UMR 7178 157760502 93777 ddc:530 ddc:620 Hu Yann Uhring Wilfried Patrick Paindavoine Michel Genat Jean-François École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg) PDF 4064814