红外探测器与读出电路耦合关系研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 林加木 |
| 答辩日期 | 2009-06-02 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 何力 |
| 关键词 | 红外焦平面 读出电路 失效分析 噪声特性 辐照 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 红外焦平面（IRFPA）是红外成像系统的关键器件。随着红外焦平面技术的发展，人们对其性能提出了越来越高的要求。读出电路作为红外焦平面器件的重要组成部分，在一定程度上决定了红外焦平面器件的性能。本文围绕红外探测器与读出电路的耦合，对红外焦平面器件进行了理论分析、仿真模拟及实际测试。本文针对红外焦平面研制过程中出现的各种异常失效现象，提出了失效机理假设模式，即某失效像元通过读出电路对周围正常像元产生影响导致失效现象的扩大。按照失效像元的类型，将其等效为相应的失效模型，用EDA软件分别对直接注入（DI）和电容反馈互阻抗放大器（CTIA）两种读出结构的红外焦平面器件进行失效性等效仿真分析，仿真结果与实际现象归类比较，验证了失效机理假设模式，并解释了异常失效现象产生的原因。按照CMOS电路中常见噪声产生的机理和模式，对DI和CTIA这两种常用读出结构的单元读出电路的噪声特性进行了理论推导，并采用EDA软件对其噪声特性进行了仿真。对采用上华0.6um工艺的320x240DI输入结构读出电路的噪声分别在常温和低温两种情况下进行了实际频谱扫描分析。结果显示，读出电路中 噪声、脉冲开关噪声和KTC噪声的比例在常温和低温两种情况下近似，为读出电路的噪声优化设计提供了有效参考。辐照对CMOS读出电路的功能和性能都会产生巨大的影响。对采用上华0.6um工艺的DI和CTIA两种输入结构读出电路芯片进行辐照实验，对比测试了不同辐照总剂量下读出电路芯片功能和性能参数的变化。实验结果表明，当辐照总剂量达到4x104rad时，电路芯片基本上功能损坏。而在辐照总剂量为2x104rad和3x104rad时，辐照主要影响了电路芯片中MOS管的阈值电压，从而影响了电路工作点和动态范围的大小。在辐照总剂量小于1x104rad时，辐照基本上对电路没有影响。辐照实验检测了现有红外焦平面读出电路芯片的抗辐照能力。对红外探测器与读出电路耦合关系的研究，积累了大量的实验数据，解释了红外焦平面各种异常失效现象的产生原因，为读出电路的噪声优化设计提供了有效参考，并对现有读出电路芯片的抗辐照能力进行了评测，最终可以为红外焦平面器件总体性能的优化提供参考。 |
| 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/181331/5040]  |
| 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 | 林加木. 红外探测器与读出电路耦合关系研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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