紫外焦平面读出电路设计与评价系统研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 袁永刚 |
| 答辩日期 | 2010-06-02 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 李向阳 |
| 关键词 | 紫外 焦平面 读出电路 成像 铝鎵氮 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 紫外成像探测技术是一种快速发展的新兴探测技术，已经广泛用于科学探索、工业监测等领域，随着氮化镓（GaN）基紫外材料的成熟与铝镓氮（AlGaN）可调响应波段的特点，GaN基紫外焦平面成像探测器迅速发展，并日益受到各国重视。本文首先设计了紫外128×128、131×1元、262×1元快照模式焦平面读出电路；然后设计紫外焦平面器件的光谱标定测试系统；根据128×128紫外焦平面的特点，用商业镜头设计并制作无机械转动结构的便携式紫外相机的电子学系统；最后，完成对紫外移动目标的光谱辐射功率分析。论文获得的主要结论如下：1．根据GaN紫外光电二极管特点，并结合实际CMOS流片工艺，分析制定了CMOS读出电路的整体结构采用电容跨倒积分结构，研制了适用于128×128、131×1元、262×1元快照模式焦平面探测器的读出电路，分析了读出电路的设计要点，完成电路设计、参数选择后，根据设计需求进行多种条件的仿真分析（包括运放子系统、功耗等），最后完成版图设计。分别采用Chartered 0.35μm DP4M、CSMC 0.6μm DPDM工艺完成流片，电路测试及与探测器倒焊互连后的测试结果表明，该电路能够准确完成探测器光生电流信号的积分和顺序读出，其系统S/N﹥70db，并且已经应用于各种探测器成像系统。2007年底首次制备出国内可实用的氮化镓128×128可见盲型焦平面探测器；2008年研制出可实用的铝鎵氮128×128日盲型焦平面探测器和512×1可见盲紫外线列焦平面组件。2．通过对紫外焦平面组件测试系统的调研，详细分析了紫外焦平面测试系统的设计难点，提出了系统设计方案，建立了一个能够满足大规模读出电路测量、大规模紫外焦平面探测器组件进行光谱标定测试要求的系统；设计编写了系统软件，实现了可以测量紫外焦平面组件信号响应、噪声、非均匀性、死像元定位等功能的测试系统。紫外测试系统还具有紫外焦平面探测系统的成像演示功能，设计了多种光照条件下的实验，成功获得了多种目标的紫外图像。3．研制了紫外焦平面探测器组件的嵌入式电子学数据采集与处理系统，其嵌入端系统采用1.8英寸TFT26万色LCD作为显示人机界面，不需要计算机辅助、可独立工作；并采用模块化设计使得电路系统有较好的扩展性，并可根据需要进行USB2.0的实时数据上传至计算机；计算机主机端完成USB接口驱动设计，可实现图像的实时采集、显示及保存。4．对紫外动态目标进行紫外光谱辐射分析，通过紫外单元探测器、紫外焦平面探测器对紫外运动目标的光谱分析对比，得到误差＜40%的标定结果，并对误差产生原因进行初步分析。通过以上工作，论文对紫外成像的读出电路及后续相关电子学系统技术进行了较为深入的研究，直观的展示了新型紫外焦平面探测器的工作性能。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5166]  |
| 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 | 袁永刚. 紫外焦平面读出电路设计与评价系统研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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