Qu’est-ce qu’un capteur MOS ?
Un capteur MOS (Metal Oxide Semiconductor) est un capteur d’image utilisé pour détecter la lumière ou d’autres quantités physiques.
Ils ont une structure de semi-conducteur métal-oxyde (MOS) et sont principalement utilisés dans les capteurs d’image CMOS et les capteurs barométriques. Les capteurs d’image sont des composants des appareils photo numériques qui convertissent la lumière entrant par l’objectif en signaux électriques.
Les types de capteurs d’image comprennent les capteurs MOS, les CMOS (Complementary MOS) et les CCD (Charged Coupled Device). Actuellement, les capteurs CCD à haute performance et les capteurs CMOS à faible consommation d’énergie ainsi qu’à faible coût constituent le courant dominant.
Les capteurs MOS, qui ont été les premiers capteurs d’images à être développés et produits en masse, ont temporairement disparu au profit des capteurs CCD et CMOS. Toutefois, de nouveaux capteurs MOS sont apparus ces dernières années et attirent à nouveau l’attention.
Utilisations des capteurs MOS
Les capteurs d’images sont utilisés dans les appareils photo numériques, les caméras vidéo numériques, les smartphones, les automobiles, les équipements médicaux et les équipements industriels. Ils servent également dans d’autres domaines dans lesquels les équipements numériques ont la capacité de prendre des photos. Toutefois, les capteurs CCD et CMOS sont actuellement les plus couramment utilisés dans ces domaines.
Les capteurs MOS d’aujourd’hui offrent la haute sensibilité et le faible bruit des capteurs CCD, tout en consommant aussi peu d’énergie que les capteurs CMOS. Ils sont donc utilisés dans les appareils photo numériques et les caméras vidéo numériques, par exemple.
Principe des capteurs MOS
Ils se composent d’une photodiode et d’un commutateur à transistor MOS pour chaque pixel. Pour sélectionner chaque photodiode dans une grille, le capteur se compose essentiellement d’un circuit de balayage vertical ou horizontal.
Lorsque la lumière pénètre dans la photodiode, un photocourant proportionnel à l’intensité de la lumière incidente traverse la photodiode. De ce fait, une charge, exprimée comme le produit du photocourant et du temps d’accumulation, s’accumule. Cette charge du signal est lue sur la ligne de signal verticale. Plus précisément, lorsque le transistor MOS du commutateur vertical est activé par le signal de sélection de ligne du circuit de balayage vertical. De plus, lorsque le transistor MOS du commutateur horizontal est activé par le signal de sélection de colonne du circuit de balayage horizontal, un courant circule entre la ligne de signal horizontale et l’alimentation électrique.
Une résistance de sortie est insérée entre le signal horizontal et l’alimentation. Ainsi, la chute de tension sur cette résistance de sortie est détectée par le préamplificateur. Elle devient alors la tension de sortie d’un pixel. De cette manière, le commutateur qui lit la photodiode de chaque pixel est commuté l’un après l’autre et les données sont lues pour chaque pixel.
Le potentiel de la ligne de signal verticale est fixé à la tension d’alimentation. Cependant en réalité, il ne s’agit pas de la tension d’alimentation en caractère. C’est pour cela que des variations se produisent, provoquant du bruit. Dans les capteurs MOS, un grand nombre de photodiodes sont disposées en réseau, mais la sensibilité de chaque diode varie. Cela a pour effet d’entraîner une sensibilité non uniforme sur l’ensemble du capteur MOS.
Comment choisir un capteur MOS ?
1. Le champ d’application
Les capteurs MOS diffèrent selon le domaine d’application dans lequel ils sont utilisés. Parmi les types spécifiques, on trouve les capteurs de lumière, les capteurs de pression barométrique, les capteurs de température et les capteurs d’accélération. Il est important de sélectionner le capteur approprié en fonction du but de l’utilisation et de la quantité physique à mesurer.
2. La plage de mesure
La plage de mesure d’un capteur indique la gamme de grandeurs physiques que le capteur peut détecter. Le choix d’une plage de mesure appropriée garantit que la mesure est précise et adaptée à l’objectif visé. Il est important de vérifier la fiche technique ou la fiche de spécifications du capteur et de sélectionner la plage de mesure requise.
3. La sensibilité
La sensibilité d’un capteur indique l’intensité ou les variations minimes du signal détecté. Les capteurs ayant une sensibilité plus élevée sont capables de détecter des niveaux de signaux plus faibles et des changements infimes. Il est important de choisir un capteur MOS dont la sensibilité est adaptée à l’usage que vous souhaitez en faire.
4. Le niveau de bruit
Le niveau de bruit d’un capteur affecte la précision des résultats de la mesure. Ceux à faible niveau de bruit sont avantageux pour des mesures précises et une acquisition de données de haute qualité. Il est donc important de vérifier le niveau de bruit dans la fiche technique ou la fiche de spécification. De plus, il faut également sélectionner un capteur MOS à faible bruit adapté à l’objectif.
5. L’interface
L’interface de sortie des Capteurs MOS influence l’acquisition et l’intégration des données de celui-ci. Les sorties analogiques et numériques (par exemple I2C, SPI) doivent être vérifiées pour s’assurer de leur compatibilité avec le système et le microcontrôleur utilisés.