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AIX-MARSEILLEUNIVERSITÉ

École Doctoralen

o353 -Sciences pourl'Ingénieur Institut MatériauxMicroélectronique Nanosciencesde Provence

THÈSE DEDOCTORAT

Soutenue àAix-Marseille Université

le 11mars 2021par

Armel TCHOUALACKTCHAMAKO

Détecteur SiCde particuleset

électronique deconditionnement

Directeurs dethèse :

Pr. WenceslasRahanjandraibe

Dr. LaurentOttaviani

Composition duJury

Dr. LuigiDILILLO Univ deMontpellier-CNRS-LIRMM Rapporteur Dr. DanielHUSSON Univ deStrasbourg-IPHC Rapporteur Dr. SandrineJUILLAGUET Univ deMontpellier-L2C Examinatrice

Pr. BlaiseRAVELO NUIST, ChineExaminateur

Pr. RégisLEVEUGLE Univ deGrenoble Alpes-TIMAExaminateur Pr. OlivierPALAIS Aix-Marseille Université-IM2NPPrésident dujury Pr. WenceslasRAHAJANDRAIBE Aix-Marseille Université-IM2NPDirecteur deThèse Dr. LaurentOTTAVIANI Aix-Marseille Université-IM2NPCo-directeur deThèse

RésuméIls "agitàlafois d" étu dierdesdétecteurs departicules(électrons etn eutrons)

en CarburedeS ilicium àl"étatdel"art,et de réaliseruneint erfa ceélectronique reconfigurableetintégréeadapt ative àpartirde technologiesdurciespour le conditionnementetletraitementdu signal élect riquegénéré.Le "f ront- end »él ectronique(électroniquedelectu re)devraêtre capable d"extraireles signauxut iles(réponseencourant) de sdét ecteursayantdescaractér istiques différentes(dimen sions,tempsderépon se)etdefournirdesdo nnées résolues (naturedel ap articule ,spectroscopie,etc.)àl"ai dedeprocesseurembar qué. Plusieursscén ariosdecointégration de l"ensemble"détecteuretélectronique de lecture»pren ant encomptel"environn ementd "utilisationserontétudiés pour concevoirundétecteur de particulesmuni d"intell igenceembarquée et plaçantainsi l"ét udeàl"étatde l"ar t. i andneutr ons)detectorandpr oducin ganada ptiveintegratedreconfigurable electronicsinter facefromhardenedtech nologiesfo rtheconditi oningandpro- cessingel ectricalsignalgener ated.Theele ctronicfront-endwillbecap able toext ractalluseful signal s(currentanswer)from thedetectorhavi ngdiffer - ent characteristics(dimensions,responsetimes)and providin gresolveddata (natureofth epar ticle,spectr oscopy,etc.) usingon-boardprocessor. Several scenariosofco- integ rationofthe"detectorandelectr onicr eadin g"assembly takingint oaccounttheenv ironmentof usewillbe studiedtodesignaparticle detectorequippedwith on-board in telligenceandpl acingthestudyint hestate of art. ii RemerciementsCet ravaildelongueha leinerés umeenquelques pagestroisann éesd"un investissementpersonnel. Iln"auraitjamaispu abouti rsansl"aided"innom- brablespersonn es. Jev oudraistoutd"abor dr emerciergrandementl"Universitéd"Aix-Marseille pour lefin ancementdemath èsededocto rat àtravers unebou rse,etaussià traverslesd ifféren tesformationsquej"ai puacquérir.Jetiensàr emercierM. RachidBOUCHAK OURetM.J ean-LucAUTRAN, lesdir ecteurssuccessifs de l"InstitutMatér iauxMicroélectroni queetNanosciencesdeProvence( IM2NP de m"avoiraccueill iauseindeleurlabor atoir ederec herch eetaussipour les conditionsidéales detr ava il. J"aimeraiségal ementremercierlesmembresdemon jurydet hèsepour avoir prislet em psdelire,évalu eret critiquercemanuscrit. Jer emercieparticuliè rementM.W enceslasRAHAJANDRAIBE,M.Lau rent OTTAVIANImes directeursdethèsep our l"encadremen ttoutaulong decette thèse.Vos critiques ,remarques,encou ragementsm"ontpermi sdecomprendre la physiquenuc léaireetl"électroniquedec onditionnement .D"enseignantsen annéesde Master ,jesuisdev enuvot reco llaborateur. Jer emercieégalementM. JeanPierre WALDE Rle responsabledelaplate- formeIOLABdel "IM2NPpour sesenc ouragements.C "est ainsiqu ejesuispassé de collaborateuràami.Durant les mo mentsdifficilestu assumer emotiver. Jene pourr aisjamaister endreceq uetu m"asapporté.Jem erappel lequand rienne fonctionn ait,tumedemandai sde tou tarrêteretd"aller mer eposer.Je remercieM. WilfriedVERVISCH,MmeV anessaVERVISC Hpour m"avoirembar- quédan sleursp rojets .Malgrélecaractèreconfidentiel, c"est avec plaisirque vousave zacceptéc ettecollaboration.Les différentsessaisenenvir onnements radiatifsque nousavonsréalisés m"on tététrès précieux. Jetien ségalem entàremercierleséqui pes dePMB-Alcen, duCHUVde Lau- sanne , duILL deG renoble, duHZDRDr esdenpour lesdiff érentesautorisations iii

et lamise àn otre dispositio ndesaccélérateursdepartic ules .Jesaisiségalementcetteoccasionpouradressermesprofondsremerciements

au personneltechniqueetadmi nistrati fde l"IM2NP,toutparticulièrementMme. PauleSANTA NTONIO,M.NicolasHUSSON,M.Clau deARNOL DetMme .Del- phineSTURM A. Jer emerciel"équipedir igeantedu départementgénieélectriqu ede l"IUT de Marseille,pourlescompét encesdan sledomainede l"enseign ementqu"ils de M.Re myVAUCHE,M.Ni colasDEHAESEcett eav entureaétépassionnante . Ilm "estimposs ibled"oublierChristelleFOKO ,SieryPONMEBOM, Jackson TAMNO,Michael TCHADO,Ludo vicNANGOainsi quemesamisquim"ont soutenutou taulong decech emin.Enfin,mes pensé esvonte ndir ection,de mes parents,demesfrèr es, mest antes,mesonclesetàtoute maf amille. iv

Tabledesmatières

Résuméi

Abstractii

Remerciementsiii

Tabledesmatières v

Tabledesfigures ix

Liste destab leauxxv

Introductiongénérale 1

1Etat del"ar tdeladétection depar ticuleset "front-ends" élec-

troniquesutilisés. 3

1.1I ntroduction. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4

1.2Le sdétecteurs departic ules . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 5

1.2.1Les domainesd "appli cation. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 5

1.2.2Les sour cesradiatives. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 0

1.2.3I nteractionparticu le-matière. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 2

1.2.4Les typesde détecteurs ut ilisésendét ectiondeparticules. 16

1.3Le sdétecteurs semi-conducteurs. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 18

1.3.1Les semi-con ducteursintrinsèques . .. .. .. .. .. .. .1 9

1.3.2Les semi-con ducteursextrinsèques:la jonctionP-N. .. .2 2

1.3.3Les Dét ecteurspourlesenvironn ementssévères . .. .. .2 3

1.3.4

1.3.5M odèleélectriq ued"undétecteurde particules. .. .. .. 28

1.4 Etatdel "art :"front-ends" élect roniquespourlec onditionnement du signal. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .3 5

1.4.1Le modecou ran t:letransimpédance . .. .. .. .. .. .. 37

1.4.2Le modecha rge :lepréamplificateursen sible àla charge. 40

1.4.3Le modetens ion :lepréamplificateur sensibleà laten sion43

1.4.4M esurefaiblecour ant:laconv ersioncourant-fréqu ence . 43

v

1.4.5M esuredecourant logar ithmique. .. .. .. .. .. .. .. 44

1.5P roblématiqueetdémarchesmi se senplaceaucoursde lathèse. 45

1.6C onclusion. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 47

Bibliographie. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4 8

2Prototypagedel"électronique deconditionnement surcartes

PCB etmesures enen vironnements radiatifs.52

2.1I ntroduction. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .5 2

2.2

2.2.1Définit iondelaméth od ologiedecon ception:. .. .. .. .5 5

2.2.2E xpérimentations,testsetvalidations desdispositifs. .. .5 5

2.3A pplicationauxgrandesv aleurs decapacités.. .. .. .. .. .. .5 7

2.3.1C arte1:lemon tage basecommune . .. .. .. .. .. .. .5 8

2.3.2C arte2:let ran simpédance àAOP. .. .. .. .. .. .. .. 64

2.3.3E xpérimentationtestetvalidation. .. .. .. .. .. .. .. 69

2.3.4C arte3:solutionà lasa turat iondel "électroniqu e. .. .. .7 4

2.4A pplicationauxfaiblesvaleurs dec apaci tés. .. .. .. .. .. .. 77

2.4.1C arte1:lalect ur ee ncourant :. .. .. .. .. .. .. .. .. 77

2.4.2C arte2:lalect ur ee ncharg e:. .. .. .. .. .. .. .. .. .8 0

2.4.3E xpérimentationtestetvalidationd udispositif . .. .. .. 84

2.5C ontraintesspécifiquesauxsignaux :casdesf ragmentsd efission88

2.6C onclusion. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 91

Bibliographie. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .9 2

3 Détectionde neutrons thermiquesetd"électrons. 94

3.1I ntroduction. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .9 5

3.2Détect iondesneutr onst hermiques:cas duHZDRdeDresden. .9 5

3.2.1D escriptiondelachainede mesur e. .. .. .. .. .. .. .9 6

3.2.2An alysedessignauxél ectr iques. .. .. .. .. .. .. .. .9 8

3.2.3An alysedescourbes PHS . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .10 1

3.3 Réponsedesdétecteurs enS iCauxfragmen tsd efission ,tr itons, et particulesalpha: casduspectr om èt re demasseLOHENGRIN de l"ILL.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 102

3.3.1C ontexte. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .10 3

3.3.2C réationduf aisceaud "ions. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 105

3.3.3Object ifsetrésultats desmesur es. .. .. .. .. .. .. .. 107

3.3.4 Réponsedesdétecteu rsen SiCauxfragm ents defission, tritons,etparti cu lesalpha. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 10 3.3.5 Réponsedesdéte cteurs diamantKrakowaux fragmentsde fission,t ritons,etparticulesalpha . .. .. .. .. .. .. .. 114

3.4Détect iond"électr onshauteénergieetultradens e. .. .. .. .. 119

vi

3.4.1Perted"éne rgiedansunefeuilled"alum inium so umiseà

unf aisceauultra-densed "électrons.. .. .. .. .. .. .. .1 20 3.4.2 Impactdela feuille d" aluminium surlecourantgénérépar le détecteurenSi C. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 20

3.4.3R ésultatsd"irradiat ionavecfeuilled"aluminium. .. .. .. 120

3.4.4R ésultatd"irradiat ionsansfeuilled"aluminium . .. .. .. 122

3.5C onclusion. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 123

Bibliographie. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .12 5

4 Intégrationdes solutions: l"électronique reconfigurable .127

4.1I ntroduction. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .12 8

4.2La technologie MOS. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 128

4.2.1C ritèresdechoixd "unetec hnologieCMOS. .. .. .. .. .12 9

4.3C aractérisationsélectriquesdutr ansistorMOS0.35¹m. .. .. .1 31

4.3.1C aractéristiquesstatiquesdutransistorMOS. .. .. .. .13 2

4.3.2M odèlepetits ignaldu transistorMOS. .. .. .. .. .. .. 136

4.3.3An alysedubruit . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .13 9

4.4La chaî neélectronique reconfigurable.. .. .. .. .. .. .. .. .14 0

4.4.1P résentationdelachaîne . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .14 0

4.5C onvertisseurtension-co urant. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 141

4.5.1P olarisationparrésistance. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 142

4.5.2P olarisationparBeta-multiplier . .. .. .. .. .. .. .. .14 3

4.6C onvertisseur1.2V-1.65 V. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .14 4

4.7E tageContrôle-comma nde. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 145

4.8E tagePréamplificateur . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .14 7

4.8.1M ontagetélescopique cascode. .. .. .. .. .. .. .. .. 147

4.8.2Cir cuitàcharg ea ctive. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .15 0

4.8.3C onditionnementdusignal:l emode transimp éd ance. .. 154

4.8.4C onditionnementdusignal:l emode charge. .. .. .. .. 163

4.9C onclusion. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 167

Bibliographie. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .16 9 5 Mise enf ormedusignalen modec harg eet lay outducircuit intégré.172

5.1I ntroduction. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .17 2

5.2E tudedubloc CSA,PZ C+PSA. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .17 3

5.2.1E tudedublocCSA+PZC . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 174

5.2.2C onceptiondel"OTAM iller . .. .. .. .. .. .. .. .. .. 175

5.2.3L "amplificateurdemiseen forme. .. .. .. .. .. .. .. .17 6

5.3Le dé tecteurdepic. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .18 3

5.3.1E tudedel"OT A. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 185

vii

5.3.2E tudeducomparateu r. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .18 7

5.3.3Le Bl ocdecontrôledes interr upteurs. .. .. .. .. .. .. 188

5.4L "ADC. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .19 1

5.4.1Le conver tisseurParallèle-Série. .. .. .. .. .. .. .. .19 2

5.4.2Le conver tisseurSérie-Parallèle. .. .. .. .. .. .. .. .19 3

5.4.3R ésultatsdesimulationde lach aîneélectron ique . .. .. .19 3

5.5Lay outentechn ologieAMS 0.35

m. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 94

5.6C onclusion. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 196

Conclusiongénérale 200

ANNEXES204

Publication210

viii

Tabledesfigures

1.1Le seffet sbiologiquesde srayonnements.. .. .. .. .. .. .. .. 5

1.2Le sdiffér entescomposantesdelat hérapieradiative. . .. .. .. .6

1.3C omparaisondesthérapies"flash"e tcon ventionnelles . .. .. .7

1.4Comparaisonentre lathérapie"flash" etcon vention nelleessai

sur unp orc. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 7

1.5I rradiationd"unpatient de75an satteintd "un lymphome. .. .. 8

1.6Le réacteur nucl éaire.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .9

1.7Cible detung stène etaccélérat eurdepar ticules.. .. .. .. .. .. 11

1.8S pectredesondesélect roma gnétiq ues. .. .. .. .. .. .. .. .1 3

1.9I nteractionphotonmatière. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 14

1.10S pectred"énergiedesneutr ons.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 15

1.11D ifférentsrégimesdefonctionnement desdétec teurs àgaz. .. .1 7

1.12P rincipedeproductio nde photonsparunscintillateur.. .. .. .1 8

1.13B anded"énergiedes différentsmat ériau xcristallins.. .. .. .. .1 9

1.14Le se mi-conducteurintrinsèque.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .2 0

1.15 Densitéd"électr onsenfonctiondelatempératu re danslessemi- conducteurs. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .2 1

1.16N iveaud"éner gied"unsemi-conducteur.. .. .. .. .. .. .. .. 22

1.17R épartitiondeschargesetchampélec triqu edanslesjon cti ons. .2 3

1.18I nteractiondesneutrons avec leSiC. .. .. .. .. .. .. .. .. .2 6

1.19Ar chitecturedudétecteurde par ticu les.. .. .. .. .. .. .. .. .2 7

1.20V ariationdelaZCEenfonct ion del atensionde pola risation.. .. 27

1.21E volutiondelaZCEenfonct ion del atensi onde polarisation. .. 29

1.22Déplacemen tdespo rteur sdechargesversleséle ctr odes. .. .. 29

1.23Ch ampélectr iquedansunsemi-con ducteur. .. .. .. .. .. .. 30

1.24S implificationdesétudespar consi dérationd"u nejonction NP.. 33

1.25 Dépendancede larépartiti ondu champélectriquesur laf orme du courantdesortie dudét ecteur.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 35

1.26M odèleélectrique dusystème. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 36

1.27R éponsed"uncirc uitR-Càune impulsiondecourant . .. .. .. 37

1.28R éponsedudétecteurà for tetfaib le tauxdec omptage. .. .. .. 38

1.29An alysedessignauxdan sl epla nfréqu entiel. .. .. .. .. .. .. 38

ix

1.30Préamplificateur:Applic ationà defaiblesvaleursdecapa citéd u

détecteur. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .3 9 1.31 Préamplificateur:Ap plic ationàdesgrandesvaleurs decap acité du détecteur. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4 0

1.32Le sdiffér entesvariantesdeCSA . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4 1

1.33 Tempsde réponseetcompa raisontemps de déchargedespré- amplificateurs.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4 1

1.34C onfigurationlectureenten sion. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4 3

1.35Sch émadeprinciped "un convertisseurcou rant-fréquence. . .. .4 4

1.36M esureducourant log arithmique. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 45

2.1Sch émasynoptiqu ed"unechaîned"acquisition. .. .. .. .. .. 53

2.2F ormeidéaledesimpulsi onsut ilisées enradiothérapie "flash". .5 4

2.3 Principedefonc tionnement d"unaccélérateur departicules:cas du "flash".. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 54

2.4M esuresdedosesavecl edét ec teurAdvan ce-Marcus. .. .. .. .5 6

2.5R elationcour ant-tensiondanslestransistors. .. .. .. .. .. .5 7

2.6E volutioncomparativedestr ansconductancesdest ransist ors.. .5 8

2.7Le mo ntagebasecommune .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .5 9

2.8 Schémapetit signaldumon tagebasec ommun eenhautefréquence59

2.9I mpédanced"entréeet réponsedumontageb asecommune .. .. 60

2.10Sch émadumonta geboost . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 62

2.11G ainetPhase del "amplificateu rdiff érentiel. .. .. .. .. .. .. 62

2.12M ontagecomplet dutransimpédanceboost. . .. .. .. .. .. .. 63

2.13R éponsedumontageboost. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 63

2.14M ontagetransimp édancetraditionnel. .. .. .. .. .. .. .. .6 3

2.15E tudedelast abilité dusystème . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 65

2.16E tudedelast abilité ave cCf. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 65

2.17I mpédanced"entréed utransimpédance traditionn el. .. .. .. .6 7

2.18R éponsetemporelledu système.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .6 7

2.19M ontagetransimp édanceavecrajoutd"unblocd"amplific ation.. 68

2.20M odèleélectrique utilisépourémuler ledétecteur. .. .. .. .. 68

2.21I magedelaca rte PCB etrésultatex périmental. .. .. .. .. .. .6 9

2.22E crandecontrôle etaccélér ateurdepar ti cules.. .. .. .. .. .. 70

2.23R éponsedelacarte électroniqu eet dudétecteura uxrayonsX. . .7 0

2.24L "accélérateurd"électrons. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .7 1

2.25An alysedusignalR Fd uCHUV deLausanne .. .. .. .. .. .. .. 72

2.26R éponsedel"électr onique . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .7 3

2.27C ourbedelinéari téenf onctionnementsatura tion. .. .. .. .. 73

2.28F ront-endélectroniqu epourundébitultradense. .. .. .. .. .7 4

x

2.29C arteélectroniq ueetrésultatexpérimentalpou rIdAE100¹A.. .. 76

2.30R éponsedel"électr onique (Cd=22nF)ettransforméede Fo urier .

7 6

2.31Z oomsurl"i mpu lsionetapplicationdufiltre .. .. .. .. .. .. .7 7

2.32T ransimpédanceetmontageutilisépour l"étu dedelastabilit é. . .7 8

2.33E tudedelast abilité duTIA .Tracéduga in etdelaph ase.. .. .. .7 8

2.34P résentationduLINA C,rép onsedel"électronique etsignalRHF. 79

2.35Sch émautilisépou rl"analysedelarépo nsedupréamplificat eur. 82

2.36Le dé ficitbalistique crééparleslimitesdupréamplific ateur. .. .8 4

2.37An alysedelastabil itéd upréamp lificateurdechar ge. .. .. .. .8 5

2.38P réamplificateurdechargeav ecPZ C("polezerocan cellation") . .8 5

2.39R ésultatexpérimentaletde simulation. .. .. .. .. .. .. .. .8 6

2.40R éponsedel"électr onique etduRF. .. .. .. .. .. .. .. .. .8 7

2.41La fissionind uite etdistributionde masse del"uranium23 5. .. .8 9

2.42Sch émasynoptiqu edufront-end. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .8 9

2.43E quipementsutilisésl orsdesessaissurlesfr agmentsde fissio n. 90

2.44S ignaldesorti edu CSA+PZCetduPSA.. .. .. .. .. .. .. .. .9 0

3.1D essinetph otodugénérat eurdeneutr ondu HZDR.. .. .. .. .9 6

3.2Configurationdes équipementsu tiliséspendantlac ampagneau

HZDR.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 97

3.3S tructureinternedup réamplificateurA1422. .. .. .. .. .. .. 97

3.4 RéponseduA1422 lorsqu eled étecteuresttr aversépar uneparti- cule.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 98 3.5 Bruitàla sortie duA1422e tmémorisatio ndes traceslaissées par les particules.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 99 3.6 Signaldesor ti edel"amplificateur ("pulseS hapingAmplifier") ORTEC57 2A.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 99

3.7C ourbesPHSdeladét ectiondes neutrons auHZDR . .. .. .. .10 0

3.8An alysedelacourb eP HS duréacteurBR1 . .. .. .. .. .. .. .10 2

3.9 Rendementsdesnoy auxpr oduitslorsdela fissionther miquede l"uranium235.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 103

3.10P rincipedefonctionnement d"u neréactiondefission.. .. .. .. 104

3.11S pectromètredemasseLOHENGRINd el "ILL. . .. .. .. .. .. .10 5

3.12 CourbeP HSdesfr agmen tsdefissionobtenueave cl "électronique du laboratoire. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 109

3.13"F ront-end"électroniquedel" INFN. .. .. .. .. .. .. .. .. .10 9

3.14R éponsedudétecteuren SiC auxfragmentsde fission84 et98. .110

3.15 Courbei ndiquantlapositiondupicd uFF Ca sdudétect eur enSiC .111 3.16 Variationdel"ampl itu dedupicduFFenfonction del "énergie cas du détecteurenSiC . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .11 1 xi

3.17R éponsedudétecteuren SiC auxFFlourds A= 131,A= 144 . .. .11 2

3.18Détect iondestri tons etdesparticulesalpha

. .. .. .. .. .. .. 113

3.19C onfigurationdudétecteurdiamant .

. .. .. .. .. .. .. .. .. 115

3.20Réponsedudé tect eurdiamantKrakowauxfrag mentsdefission

84 et9 8. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 115

3.21 Courbeindi quantlaposit iondup icduFFcasdudétecte urdi a- mantkr akow. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .11 6

3.22E volutiondel"amplitude de sFF98enfonction del"énergie . .. .11 7

3.23R éponsediamantauxFF lourdsA =131, A= 144. .. .. .. .. .. 117

3.24A pplicationdudiamantpour la détection desalph asettr itons. .118

3.25I mpactdesfeuill esd "aluminiumsurl aréponsedusystème. .. .11 9

3.26S ignalRf,cano nduLina c,desdiodes1et2 .. .. .. .. .. .. .. 121

3.27R éponsesansfeuil led"aluminium . .. .. .. .. .. .. .. .. .. 122

3.28I magedelarépon sesu run oscilloscop eetcourbede lin éarité.. .123

4.1S tructurephysiquedutransistor NMOS.. .. .. .. .. .. .. .. 129

4.2 Transistoraprèsfabricat ionetvu layoutdutransistor dansun outilCAO .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 130

4.3E volutiondestransistors MOS . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 131

4.4Le tr ansistorMOS.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .13 3

4.5C aractéristiquecourantdedrainiD= f( vGS).. .. .. .. .. .. .. 134

4.6I dentificationdeszonesdefonctionne me ntdestr ansi stors. .. .13 5

4.7M odèlepetitsignal dutransi stor.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .13 7

4.8M odélisationdutransis torMOS enmoyennefréquence. . .. .. .13 8

4.9 sienne.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 139

4.10Sch émasynoptiqu edelachaîneélectroniquerec onfigurable .. .. 142

4.11 Miroirdec our antetcaractérisation enf onctiondelatension d"alimentation.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .14 3

4.12Sch émad"unBéta-mult iplieretamplificateu rdifférentielutilisé ..144

4.13 Variationducou ran tderéférenceenfonction dela tensiond"ali- mentation. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 145

4.14Sch émaduconvert isseur etcaractérisation.. .. .. .. .. .. .. 146

4.15C onstructiond"interrupteursM OS(PTL).. .. .. .. .. .. .. .. 147

4.16M odèlesimplifiédu préamplificateur.. .. .. .. .. .. .. .. .. 148

4.17M ontagedestransist orsen cascode.. .. .. .. .. .. .. .. .. .14 9

4.18M iroirdecourante tcour bedecaract érisation.. .. .. .. .. .. 150

4.19 Augmentationdelarésistanc ede sort ied"unmiroir de courant NMOS.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 151

4.20S tructuredugainBoostet sché mapetitsign al.. .. .. .. .. .. .15 1

xii

4.21Augmentationdelarésistanc ede sort ied"unmiroir de courant

PMOS.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 153

4.22v ariationducourantI0AEf(Vin). .. .. .. .. .. .. .. .. .. .153

4.23T racédelafonct ion detr ansfert(Gainetphase) del "amplificateur.154

4.24Le préamplificat eurreconfigur able. .. .. .. .. .. .. .. .. .15 5

4.25M odèlepetitsignal dupréamplificateur reconfigur able. .. .. .15 6

4.26E tudedelast abilité enconfi gurationtran simpedance .. .. .. .. 157

4.27R éponsedutransim pédance pourdifférentessensibilités. .. .. 159

4.28S ourcesdebruitsdan sle montagesourcecommu neet cascode ..160

4.29 Représentationdesdifférentessou rces debruitdanslepréa mpli- ficateur. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 161 4.30 Résultatdesimulat ionen tenantcomptedu bruit.Mode transim- pédance.IdAE20¹A.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 163 4.31 Réponsedudétecteu rde neutronsobtenu avec préamplificateur Caen. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .16 4

4.32S ensibilitéf(Cf) =1/ Cfet résistanceàcomposant sMOS. . .. .. 166

4.33S tabilitédel"électr onique etréponseimpulsionnel le. . .. .. .. .16 7

5.1R éponsed"uncirc uitsansetav ecPZC.. .. .. .. .. .. .. .. .17 3

5.2P haseetgaind ela fonct iondetr ansf ertduPZC . .. .. .. .. .. 174

5.3L "OTAMiller.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .17 5

5.4Sch émapetitsignal del"amplificateur . .. .. .. .. .. .. .. .. 175

5.5C aractérisationfréquentielledel"OT AMiller(CLAE200f).. .. .. 176

5.6R éponsefréquentiell eetanalysetemporelledelarép onse. .. .. 177

5.7O ptimisationdurapport signal /bruit.. .. .. .. .. .. .. .. .. 177

5.8R éponsetemporelleetfréqu entielledufilt re optimal.. .. .. .. 178

5.9Sch émadelachaî ne électron ique.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 180

5.10 Formedusign alde sortie desdiff érentsintégrateurs et bande passante.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .18 1

5.11An alysefréquen tielledubruitdanslesyst ème. .. .. .. .. .. .18 2

5.12R ésultatdesimulationen tenan tcomptedu bru it.Modecharg e.183

5.13Sch émadudétect eur depicdesignal.. .. .. .. .. .. .. .. .. 184

5.14quotesdbs_dbs14.pdfusesText_20

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