量子阱焦平面读出电路研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵晨 |
| 答辩日期 | 2008-05-27 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 丁瑞军 |
| 关键词 | 红外焦平面 读出电路 量子阱 背景抑制 电流镜积分 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 红外焦平面（IR FPA）探测器阵列是获取景物红外辐射信息的关键器件。近年来，红外焦平面探测器在空间技术，医学诊断，环境监测，工业自控，天文学等诸多领域得到日益广泛的应用。在各类红外探测器中，量子阱（QWIP）红外探测器具有阻抗高，响应速度快，均匀性高，波长可灵活调整，成品率高，价格低，材料与器件工艺成熟等优点，使得它非常适合于大规模焦平面的制作，量子阱焦平面器件的发展受到各国高度重视。本课题进行了大量文献调研，分析了直接注入（DI），电容反馈互阻放大器（CTIA），缓冲直接注入（BDI），缓冲共享直接注入（SBDI），栅调制输入（GMI），缓冲栅调制输入（BGMI）等多种主流的读出电路结构，归纳了各结构的优缺点及适用范围。在综合考虑了读出性能、功耗、单元面积及量子阱探测器的特点后，确定采用电流镜积分（CMI）电路作为量子阱探测器的信号读出结构。通过改进，使电路输入节点电压可达5V，解决量子阱探测器偏置电压高的问题，并具有较低的输入阻抗和相对较小的单元面积。为解决长波红外探测器工作在高背景下，信号电流小于背景电流，器件本身暗电流也较大，导致积分电容易饱和的问题，本课题分析了几类背景抑制电路的实现方法，结合长波读出电路积分电容大的特点，单元内很难加入记忆电容，提出了用电压-电流转换法实现背景抑制的技术，设计了一个结构简单、适合红外焦平面的背景抑制电路，每个单元内仅需3个MOS管。并通过优化提高背景抑制电路的准确度。电压-电流控制法对控制电压的精度和噪声水平要求极苛刻，为此专门设计了高精度控制电路，有效提高背景抑制的控制精度和稳定性。本次电路时设计考虑了芯片在深低温下的工作情况，采用35K实验数据修改的模型库进行了仿真验证。电路经仿真分析和版图设计，采用CSMC 0.6um Double Poly Double Metal Mixed Signal工艺完成电路流片。实际检测结果表明，电路能在80K和35K深低温下正常工作，具有背景抑制功能，有效减背景电流范围0-320nA，电路最大电荷储量2×108e，最大输出电压范围1.48V，线性度99.5%。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-08-22 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4936]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵晨. 量子阱焦平面读出电路研究[D]. 中国科学院研究生院. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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