Cele mai simple componente electronice sensibile la lumină sunt fotodioda şi fototranzistorul.

O fotodiodă este o joncţiune pn, polarizată în sensul de bloc are, la care unul dintre straturi, de exemplu p, este subţire şi poate fi expus la lumină. Fotonii eliberează perechi electron-gol la zona de tranziţie. Aici, câmpul electric este foarte intens, golurile şi electronii vor migra şi se va stabili un curent proporţional cu fluxul luminos. Alte fotodiode îşi expun luminii stratul lor n.

Un fototranzistor funcţionează după un principiu asemănător: fotonii eliberează perechi electron-gol în joncţiunea bază-colector a unui tranzistor npn. Acest flux de perechi va crea un curent de bază proporţional cu fluxul luminos şi, deci, un curent de emitor mărit cu factorul de amplificare.

O capacitate MOS, privită ca o celulă fotosenzorială (vezi figura 6.2), utilizează proprietăţile fotoelectrice ale materialelor semiconductoare cu siliciu care, în anumite condiţii, eliberează electroni (–) şi goluri (+), proporţional cu fluxul de fotoni. Sarcinile negative sunt colectate de câmpul electric al unei joncţiuni de siliciu dopat (impurificat).

Fig. 6.2. Celulă fotosensibilă.

Prin concatenarea unor celule individuale, se pot obţine senzori liniari şi matriceali. Senzorii individuali sunt izolaţi între ei şi sunt dispuşi echidistant, sub forma unui vector sau a unei matrice. Într-un astfel de senzor, senzorul individual este chiar pixelul. Culegerea sarcinilor individuale, transferul lor de-a lungul senzorului şi transformarea lor în semnal electric sunt operaţii complexe şi delicate, realizate prin tehnici diverse, care diferenţiază tipurile de senzori. În final, semnalul analogic este furnizat într-un format standardizat. Conversia analog-numerică poate avea loc în camera care conţine senzorul sau în afara ei.

Un strat semiconductor de tip p este acoperit cu un strat subţire de oxid de siliciu. Acest ultim strat este acoperit, la rândul lui, cu benzi conductoare pe post de electrozi. Senzorul este, de fapt, compus din capacităţi dispuse echidistant, fiecare capacitate fiind constituită din trei părţi: electrodul metalic, izolantul din oxid şi stratul inferior de siliciu impurificat p.

Dacă se aplică din exterior pe electrozi un potenţial V, pozitiv în raport cu bara impurificată de siliciu, atunci fiecare capacitate se încarcă şi se creează un câmp electric local. Sub fiecare electrod, apar acum zone de tranziţie. Fotonii eliberează în aceste zone perechi electron-gol. Câmpul local respinge golurile şi atrage electronii sub fiecare electrod. Această acumulare depinde de fluxul luminos pe perioada cât s-a făcut integrarea.

Aceeaşi celulă elementară poate fi folosită pentru obţinerea senzorilor color, care disting culorile componente ale luminii albe. Anumite sisteme disting culorile de bază din sistemul aditiv (RGB), roşu, verde şi albastru, în timp ce altele lucrează cu culorile complementare din sistemul substractiv (YCM), galben, cian şi magenta (vezi figura 6.3). Pentru a diferenţia culorile sau complementele lor, se adaugă filtre individuale pentru pixeli şi culori.

Fig. 6.3. Relaţiile dintre culorile de bază din sistemul aditiv şi cele din sistemul substractiv.