Что происходит с фотоматрицей во время повышения ISO? Интересует сам инженерный, физический процесс!

Напряжение повышается.

Смотрите, в двух словах.. . Для того, что бы повысить чувствительность матрицы - надо повысить напряжение на матрице, на каждом "колодце" каждой ячейки. Как это сделать при отсутствии (и невозможности установки) преобразователя напряжения в схеме? Только отключением питания части самих ячеек матрицы. Снимаем часть нагрузки - увеличиваем напряжение на оставшихся ячейках. Чем больше отключаем - тем больше напряжение. Отключенные ячейки "заполняются" интерполированными значениями, то есть теми, которые могли бы быть там по мнению программы, если бы ячейки работали. Но прога выставляет все же приблизительные, не точные значения. Отсюда - и погрешность, т. н. "шум" при высоких значениях ИСО.

С матрицей ничего не происходит, происходит увеличение коэффициента усиления гальванометрического сигнала, снимаемого с матрицы за счёт уменьшения глубины обратной связи усилителя. Вас интересует, почему увеличивается шум. Это простой математический факт: шум состоит из шумов матрицы и шумов тракта передачи сигнала. Шумы матрицы умножаются на коэффициент усиления сигнала (величину, пропорциональную значению ISO), в то время как полезный сигнал (после умножения) является константой. На это можно посмотреть и так: шум до умножения является константой, а полезный сигнал пропорционален освещенности. То есть доля шума матрицы в сигнале увеличивается пропорционально ISO. Второе слагаемое (шумы тракта) в правильно спроектированном аналоговом тракте слабо зависит от коэффициента усиления.

Ну вот повышается, а дальше ?
А дальше начинается нагрев транзисторов (диодов) , от которого зависит процесс рассеивания ВЫХОДНОЙ мощности: снижение именно ВЫходных напряжения и токов из-за высокого сопротивления нагретого материала, и т. д. и т. п. . Исходя из этого процессор в ф/а начинает ошибаться. Эти ошибки потом пытаются исправить заложенной в ф/а программой.

Вам здесь целый трактат о работе полупроводников выложить? Да ну нафиг. Хотя бы школьный курс физики вспомните.