Como é a área ativa em um detector típico baseado em CCD?

Detectores baseados em pixel, particularmente CCDs ópticos como o que foi usado na câmera SDSS , são onipresentes em astronomia. Existe alguma área morta nos detectores? Não as lacunas óbvias entre cada sensor individual, mas o próprio sensor. Ou seja, um detector típico possui lacunas entre os pixels dos fios microscópicos dispostos na frente, alternando regiões de dopagem no silício ou apenas áreas onde um fóton pode atingir e é improvável que o foto-elétron seja coletado? Que fração da área está morta?

Um CCD astronômico é, em princípio, sensível em toda a sua superfície ativa; não há espaços físicos entre os pixels. Os próprios pixels são controlados e mantidos pelo circuito eletrônico subjacente, que cria possíveis barreiras entre os pixels individuais. Na prática, existem variações na sensibilidade real nos pixels individuais: a sensibilidade é mais alta no centro e cai em direção às bordas, embora nunca chegue a zero em nenhum lugar do pixel.

Este artigo (PDF) é uma análise recente de um CCD (iluminado pela frente); A Figura 13 mostra as funções de resposta de pixel medidas (quão sensível um pixel individual está em sua superfície) e as Figuras 14 e 15 mostram o mapa de sensibilidade fotométrica (qual é a sensibilidade para iluminação uniforme). No último caso, você pode ver que a sensibilidade nunca varia mais do que cerca de 20%, dependendo do comprimento de onda da luz. Algumas das variações correspondem diretamente à fiação dentro do CCD que absorve parte da luz, mas isso tem um efeito muito menor na sensibilidade.

A comparação feita na resposta de Florin Andrei a um sensor CMOS estilo câmera de consumidor, como mostrado na imagem, é enganosa, tanto porque os pixels CMOS são fisicamente um pouco mais discretos quanto os pixels CCD, e porque os CCDs astronômicos não possuem filtros por pixel colados em cima deles.

(O argumento de que "deve haver uma fatia estreita de silício entre os pixels para evitar curtos-circuitos" não é correto para os CCDs; a separação elétrica entre os pixels é mantida pelos componentes eletrônicos subjacentes, e não por qualquer barreira material. você precisa criar "curtos-circuitos" temporários entre pixels adjacentes em uma coluna para transferir os elétrons acumulados durante a leitura. É isso que significa "transferência de carregador" no "dispositivo de transferência de carregador".)