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gliore illuminazione per ottenere un’immagine a basso rumore e di migliore qualità. Tuttavia, al giorno d’oggi la tecnologia del sensore CMOS sta migliorando e può eguagliare il sensore CCD in riso- luzione e qualità complessiva. Inoltre, i sensori CMOS hanno un consumo energetico molto basso rispetto ai sensori CCD. Un altro fattore di confronto è la complessità del siste- ma che è più elevata nel CCD rispetto al CMOS che per contro ha un’elevata complessità relativamente al sen- sore rispetto al sensore CCD. Rispetto al CMOS, è stato osservato nel CCD un alto ran- ge dinamico. La ricostruzione dell’immagine nel CCD include sbava- ture e inefficienza nel trasferimento della carica elettri- ca verso i circuiti di misura. Il sensore di immagini in un sistema di fotocamere e te- lecamere riceve fotoni focalizzati su un obiettivo o su un’altra ottica. In base al tipo di sensore, CMOS o CCD, le informazioni sono trasmesse agli stadi successivi del sensore che le trasforma rispettivamente in un segnale analogico di tensione o in un segnale digitale. Il sensore di immagini CCD Il sensore CCD (Charge Coupled Device) è un circuito integrato sensore di immagini ad altissima sensibilità. È composto da singoli diodi fotosensibili in tecnologia MOS (chiamati fotositi) disposti in una matrice di righe e colonne. Ciascuno di questi speciali diodi, chiamato pixel, accu- mula una carica elettrica quando viene investito da una radiazione elettromagnetica di una determinata lun- ghezza d’onda (radiazione fotonica). Quando un fotone colpisce il pixel, gli elettroni vengono generati al suo interno. In ciascun pixel, la generazione di elettroni (la carica elettrica accumulata) è direttamente proporzio- nale all’intensità del flusso luminoso che lo investe. I fotositi sono accoppiati in maniera tale che, sollecitati da un impulso elettrico, trasferiscono la propria carica ad un altro fotosito vicino, come chiariremo in dettaglio di seguito. I pixel sono piccole aree realizzate sulla giunzione a semi- conduttore p-n separate l’una dall’altra. La separazione si ottiene drogando pesantemente il semiconduttore con impurità in una certa regione, creando così piccoli “bloc- ca canali” non conduttivi che definiranno le righe della matrice, e applicando tensioni sugli elettrodi di controllo, definendo le colonne della matrice. Questi elettrodi di controllo normalmente si presentano come strisce realizzate in un set di tre per ogni pixel, co- prendo la lunghezza totale della matrice del sensore CCD. IMAGE SENSORS Fig. 1 – Sezione trasversale di un sensore CCD rappresentata da un pixel (https://www.findlight.net ) Un set di tre elettrodi metallici di un pixel e un sottile strato non conduttore di separazione in biossido di sili- cio viene applicato al semiconduttore, risultando in una struttura chiamata semiconduttore di ossido di metallo (MOS). Quando la luce colpisce un pixel, l’elettrone creato deve essere immagazzinato in qualche modo nella sua posi- zione per garantire una successiva lettura. Lo stesso vale per altri fotoni che successivamente col- piscono lo stesso pixel. Per confinare la carica totale generata in una regione del pixel, è necessario creare un’area di immagazzinamento in cui tutti gli elettroni possano essere immagazzinati prima di un’ulteriore elaborazione. Se il substrato è un semiconduttore di tipo p (che è il caso normale), una tensione positiva applicata sequen- zialmente ad ogni elettrodo di ogni pixel della matrice, creerà un pozzo di potenziale simile all’area di svuota- mento di una giunzione p/n. Ad esempio, se uno degli elettrodi di un pixel viene mantenuto ad una tensione più positiva rispetto agli altri due elettrodi, il pozzo (l’a- rea di svuotamento) viene creato sotto questo specifico elettrodo creando un’area priva di carica in cui gli elet- troni possono essere immagazzinati. La figura 1 illustra una sezione trasversale di un sensore CCD rappresentata da un pixel. In questa rappresenta- zione grafica di un pixel si può meglio comprendere l’e- sempio sopra descritto. Quelle cariche che vengono raccolte e immagazzinate nel pozzo devono essere trasportate dal sito di stoccag- gio verso i circuiti di elaborazione per ricostruire l’im- magine che è stata acquisita dal CCD. Questo processo viene ottenuto usando un meccani- EO LIGHTING - APRILE 2023 XXXI