Révolution des caméras thermiques : un nouveau type de transistor multiplie la précision par 15

Dans le monde des technologies modernes, l'importance des dispositifs de vision nocturne et des capteurs thermiques ne cesse de croître. En développant un nouveau type de transistor miniature, des chercheurs ont réussi à augmenter considérablement la sensibilité des caméras thermiques traditionnelles. Cette découverte devrait marquer une nouvelle ère, non seulement dans le domaine militaire, mais aussi dans la robotique et la navigation des véhicules autonomes. C'est ce que rapporte Ixbt.com.

Les résultats de ces travaux, menés par une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Fengnian Xia, ont été publiés dans la prestigieuse revue Nature Sensors. Pour étendre les capacités des capteurs thermiques existants, les chercheurs ont utilisé un transistor NPN à deux contacts. Ce composant électronique, capable d'amplifier les signaux dans les circuits électriques, améliore radicalement la réaction des capteurs aux changements de température.

Surmonter les obstacles technologiques

Actuellement, les caméras thermiques fonctionnent principalement selon deux principes. Les systèmes de haute précision utilisent des détecteurs de photons, mais ils sont très coûteux et nécessitent des systèmes de refroidissement spéciaux pour fonctionner. Par conséquent, ils sont principalement utilisés dans les équipements militaires spécialisés. Le deuxième type concerne les microbolomètres, moins chers et utilisés dans des appareils portables, notamment les systèmes de sécurité incendie. Cependant, leur sensibilité était nettement inférieure à celle des détecteurs de photons.

Le problème fondamental résidait dans le faible coefficient de résistance à la température (TCR) des matériaux. Cet indicateur détermine à quel point la résistance électrique d'une substance change lorsque sa température varie. Plus le TCR est élevé, plus le capteur peut détecter rapidement et précisément les plus infimes changements thermiques. Selon Ixbt.com, cet indicateur était limité dans les matériaux traditionnels comme l'oxyde de vanadium et le silicium amorphe.

Nouvelle approche et résultats

Plutôt que de chercher de nouveaux matériaux, les scientifiques ont choisi d'ajouter un transistor à la structure existante. Comme l'explique l'auteur principal de l'étude, Jiazhen Chen, le transistor crée une rétroaction entre les porteurs de charge. Cela augmente artificiellement la dépendance de la résistance à la température et permet de programmer la sensibilité du capteur.

Grâce à cette modification, le coefficient de température est passé de 10 % à 150 % par Kelvin. Cela signifie que la précision des caméras thermiques a été multipliée par environ 15. Plus important encore, ce résultat a été obtenu sans systèmes de refroidissement complexes et coûteux, ce qui permettra de réduire les coûts de production et de démocratiser ces appareils.

Les auteurs du projet prévoient de créer des dispositifs à part entière basés sur cette technologie à l'avenir. La prochaine étape consiste à transférer les capteurs sur une plateforme en silicium, largement utilisée dans la fabrication de microcircuits modernes. Cela ouvrira la possibilité d'intégrer ces nouveaux types de caméras thermiques dans les smartphones et autres gadgets grand public.