Développement de capteurs à CMOS avec pixel numérique pour le ILD détecteur de vertex
Langue Anglais
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Auteur : Zhao, Wei
Date de soutenance : 25-03-2015

Directeur(s) de thèse : Hu, Yann

Président : Uhring, Wilfried Patrick
Rapporteur(s) : Paindavoine, Michel - Krüger, Hans
Membre(s) du jury : La Taille, Christophe de

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
École doctorale : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
 
Discipline : Instrumentation et microélectronique
Classification : Sciences de l'ingénieur, Physique

Mots-clés libres : Détection de particules de charge, CPS (CMOS Pixel Sensors), CAN (Convertisseur Analogique-Numérique) au niveau du pixel, ASIC, ILC, ILD, VTX, DPS
Mots-clés :
  • Capteurs d'images à pixels actifs
  • MOS complémentaires
  • Détecteurs à semiconducteurs
  • Collisionneurs linéaires
Résumé : La thèse présente le développement de CPS (CMOS Pixel Sensors) intégré avec CAN au niveau du pixel pour les couches externes du détecteur de vertex de l’ILD (International Large Detector). Motivé par la physique dans l’ILC (International Linear Collider), une précision élevée est nécessaire pour les détecteurs. La priorité des capteurs qui montre sur les couches externes est une faible consommation d’énergie en raison du rapport élevé de couverture de la surface sensible (~90%) dans le détecteur de vertex. Le CPS intégré avec CAN est un choix approprié pour cette application. L’architecture de CAN de niveau colonne ne fournit pas une performance optimisée en termes de bruit et la consommation d’énergie. La conception de CAN au niveau du pixel a été proposée. Bénéficiant des sorties de pixels tout-numérique, CAN au niveau des pixels présentent les mérites évidents sur le bruit, la vitesse, la zone sensible et la consommation d’énergie. Un prototype de capteur, appelé MIMADC, a été implémenté par un processus de 0.18 μm CIS (CMOS Image Sensor). L’objectif de ce capteur est de vérifier la faisabilité du CPS intégré avec les CAN au niveau des pixels. Trois matrices sont incluses dans ce prototype, mais avec deux types différents de CAN au niveau de pixel: une avec des CAN à registre à approximations successives (SAR), et les deux autres avec des CAN à une seule pente (Single-Slope, SS) CAN. Toutes les trois possédant les pixels de la même taille de 35×35 μm2 et une résolution de 3-bit. Dans ce texte, des analyses théoriques et le prototype sont présentés, ainsi que la conception détaille des circuits.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2015STRAE004
Type de ressource : Thèse