二极管非制冷红外探测器及其读出电路设计

针对非制冷红外技术的低成本高性能应用,提出了基于SOI的二极管红外探测器及其读出电路的集成设计方案。阐述了二极管非制冷红外探测器的基本原理和工艺实现。对探测器的电学特性进行理论推导,得出读出电路的设计指标。采用连续时间自稳零电路结构实现探测器输出信号的低噪声低失调放大,采用级联滤波器以减弱开关非理想因素的影响,并采用片内电容采样保持,使得I/O引脚数较少,从而减小版图面积。采用spectre工具进行仿真,在CSMC 0.5 m 2P3M CMOS工艺下实现。结果表明:读出电路性能良好,闭环增益为65.8 dB,等效输入噪声谱密度为450 nV/Hz,等效输入失调电压100 V以内,功耗为5 mW,能实现探测器信号的准确读出。     

基于CMOS数字工艺的低噪声传感器接口电路

设计了一种应用于超低频率的低噪声MEMS传感器接口电路。该电路利用斩波技术降低1/f噪声,并利用MOS电容替代模拟无源元件等方法,使之与数字工艺相兼容。采用CSMCCMOS 0.5μm 2P3MCMOS工艺,实现了增益为36dB的读出电路。该电路的等效输入噪声功率谱密度为13μV/(Hz)~1/2,3阶交调失真为-33.6dB。电路的功耗为10mW。     

一种红外焦平面读出电路数字模块的设计

介绍了一种红外焦平面读出电路数字模块的设计与实现。该模块可以提供系统正常工作所需的时序,包括行选列选、采样保持等。此外,该模块还可以进行输出模式的切换,实现多路输出,提高输出帧频。介绍了多路输出的Verilog算法、电路的整体结构和时序,并给出了整个系统的仿真结果。设计的模块采用华润上华CSMC 0.5μm DPTM单阱CMOS工艺流片成功,验证了设计的正确性。测试结果表明,对64×64的阵列,四路输出时,输出帧频可以达到240fps,可应用于车辆夜视领域。     

基于SOI Si片的二极管红外探测器

介绍了红外热成像技术的几种技术方案,重点介绍了以二极管作为红外探测器的非制冷红外热成像技术。通过理论分析和ISE-TCAD软件模拟、采用SOISi片流片和测试,分别得到了单晶Si二极管在固定偏置电流下的电压-温度响应特性,理论分析、模拟和实测结果三者吻合很好。在1μA的偏置电流下,单个二极管的温度灵敏度分别为1.40,1.35和1.52mV/K,三者的差别主要是由于理论分析和ISE-TCAD软件模拟中没有考虑欧姆接触电阻和引线电阻等串联电阻。     

一种具有高填充因子吸收层和低失调低噪声读出电路的红外探测系统

使用红外探测器及读出电路,研制成功非制冷红外探测系统.探测器用二极管作为温度传感器,使其与集成电路工艺相兼容.采用了新的器件结构,使得填充因子从20%提高到80%.器件的微机械结构面积为35μm×35μm.读出电路的失调电压为3μV.探测器的输出噪声为2μV.探测器的电压响应率为7 894.7 V/W,黑体探测率D*为1.56×109cmHz1/2/W,噪声等效温差为330 mK,响应时间为27 ms.