基于CPLD的红外焦平面阵列驱动电路的设计

红外焦平面阵列是新型的红外探测器,为了使其达到理想的工作状态,需要提供时钟驱动脉冲和偏置电压.传统的方法是通过重写EEPROM等方式来改写驱动脉冲信号.设计了一种使用CPLD的红外焦平面探测器时钟驱动电路,其电路结构简单,具有较强的器件驱动能力,可实现CMOS TDI 288×4红外焦平面阵列和其他超长线列焦平面阵列的驱动,提供可调偏置电压,为红外焦平面阵列的性能调试提供方便.     

红外焦平面探测器的输入电路性能分析

在混合式红外焦平面阵列中，探测器和读出电路之间的耦合是通过输入电路完成的。本文论述了输入电路在焦平面传输中的作用，分析了焦平面输入电路的性能，讨论了焦平面输入电路对红外焦平面阵列探测器设计的影响。     

三维成像用128×2线性模式APD焦平面探测器设计

设计了一种用于激光三维成像的128×2线性模式APD焦平面探测器,器件包括硅基APD焦平面阵列和读出电路。硅基APD焦平面阵列采用拉通型n⁺-p-π-p⁺结构,像元中心距为150μm,工作在线性倍增模式。读出电路采用单片集成技术,将前置放大电路、TDC计时电路和ADC等功能模块集成在单一硅片上。整个线性模式APD焦平面探测器可实现128×2阵列规模的激光信号并行检测,并采用LVDS串口输出激光脉冲信号的飞行时间信息和峰值强度信息。测试结果显示,该线性模式APD三维成像探测器可同时获取时间信息和强度信息,成像功能正常。     

红外探测器／CCD耦合技术

本文讨论应用于镶嵌焦平面列阵(FPA)的探测器/CCD 耦合技术。给出了大量最佳的耦合连接电路,简单介绍了耦合连接功能如:信号注入、阻抗匹配、信号调节、背景抑制、缓冲及前放等电路。     

一种新型的高均匀性非制冷红外读出电路研究

针对非制冷红外探测器系统,设计了一种高均匀性的读出电路(ROIC)结构。由于非制冷红外焦平面阵列中微测辐射热计的制作工艺存在偏差导致探测器输出存在非均匀性,其中列条纹尤为明显。所提出的读出电路能有效地消除列条纹、提高均匀性。该ROIC已在0.5?m CMOS工艺下成功流片,并应用到阵列大小为320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上。测试结果表明:固定图像噪声(FPN)仅为0.088V,无明显列条纹。该ROIC在高均匀性的非制冷红外探测器上有着广泛的应用。     

美国第24届SPIE会议报告题录选

一、镶嵌焦平面技术 焦平面的应用长波红外应用的本征硅混合式本征硅焦平面结构镶嵌焦平面薄膜Hg以TeHgCdT。高温焦平面技术电荷注入器件(clD)的研究星跟踪用镶嵌焦平面使用面像传感器的高分辨率多谱线列焦平面单光子成像劣射线CCD摄像机的初步进展镶嵌焦平面的背景模拟统计常识和传感器系统特性分析技术星球跟踪用CCD二、低温制冷的传感器技术 光诊仪和辐射计及其洲皿1.高级的低温傅里叶转换光谱仪设计研究2.测量漫射黄道光的红外传感器设计3.光谱测量用固态阵列低温制冷探测系统4.用于模拟极光测量的火箭运载低温干涉分光仪5.从赤道…     

红外、紫外、微光系统与应用

SPIE-Vol.4028 0217297SPIE 会议录,卷4028:红外探测器及焦平面阵列6=Proceedings of SPIE,Vol.4028:Infrared detectors andfocal plane array Ⅵ[会,英]/SPIE-The International So-ciety for Optical Engineering.—492P.(E)本会议录收集了在奥兰多召开的红外探测器与焦平面阵列会议上发表的50篇论文,内容涉及非冷却焦平面阵列,红外系统检测模块及数字信号处理,垂直腔表面发射激光器,混合 CMOS 可视焦平面阵列。焦平面读出电路,冷却红外探测器阵列,量子阱红外光探测器,碲镉汞探测器非冷却非平衡。     

光伏HgCdTe混合器件的性能

第二代红外成象系统需要供凝视应用的高密度焦平面阵列。为了满足这种要求,已研制采用HgCaTe光电二极管作探测器和Si电荷耦合器件(CCD)作信号处理器的焦平面结构。虽然一般的离子注入混合阵列已成功地与CCD多路传输器互连,但在液相外延层上制备的混合阵列却具有性能、处理能力和成品率方面的一些固有优点。用富Hg-熔体液相外延技术制备的异质结结构二极管得出了较之一般离子注入器件为优越的性能。器件具有高R_0A乘积和良好的组分均匀性。给出了为8～12μm和3～5μm应用所制器件的数据。     

硅基非致冷混合式焦平面探测器阵列研究

本文报道一种32×48元高灵敏非致冷混合式焦平面探测器厚膜阵列.提出了一种采用掺杂钛酸锶钡厚膜作为敏感材料的硅基微机械加工电容式红外探测器像元结构,对其工作原理、器件性能优化设计与制作工艺流程进行了分析,得出了优化的结构参数.分析了影响器件性能的关键因素,给出了器件所用铁电材料的基本物理和电学特性参数以及器件的热隔离技术和相应参数.本结构的像元电容值增量接近相同敏感面的体材料红外探测器,减小了像元与衬底电极引线的寄生电容.采用这种结构的红外探测器阵列对电路的精度要求低,便于研制集成电路.该红外探测器阵列结构的设计思路,符合大阵列红外焦平面像元结构设计的发展趋势,为开展非致冷红外焦平面阵列探测器研究奠定了基础.     

混合式红外焦平面阵列

本文介绍研制混合式红外焦平面阵列方面的新成果,注意力集中在利用与电荷耦合器件(CCD)多路传输器源耦合的背照射InAsSb和HgCdTe光伏探测器的混合式焦平面阵列。用实验论证了输入电路,电荷撇取和电荷分配的背景抑制能力。介绍了有关均匀性方面的数据以及MOS场效应晶体管(MOSFET)输入的阈电压与温度的关系,此关系与理论上的计算值很一致。本文还讨论了与混合式红外焦平面阵列有关的几种噪声问题。对有反馈放大器的源耦合输入电路的噪声进行了分析,结果表明:虽然增加了两个新的噪声源,但是此电路工作的噪声能比单一源耦合输入电路的噪声更小。为了进一步了解焦平面的工作,已经制作了一个与实验数据极一致的噪声性能模型。最后,讨论了混合式焦平面阵列的性能。     

先进的红外焦平面阵列概念

电荷耦合器件(CCD)在先进的红外焦平面阵列概念中起着一种主要作用。用硅电荷耦合器件(CCD)来完成信号处理的作用,例如,可在焦平面作多路传输、时间延迟和积分(TDI)及滤波作用等,这就有可能使焦平面上有几千个探测器元件,并且还可以使用非本征硅(掺铟和镓)以及窄带隙半导体(如铟)制造CCD 和电荷注入器件(CID),用这些器件完成探测功能。     

大面阵CMOS快照模式焦平面读出电路设计分析

针对一款大面阵(640×512元)快照模式制冷型红外焦平面用的读出电路进行了初步分析验证.该读出电路采用改进DI结构,先积分后读出的积分控制模式,像素尺寸为25μm×25μm,芯片已在0.5μm双硅双铝(DPDM)标准CMOS工艺下试制.首先对该电路结构及工作原理进行分析,并对输入级等电路的传输特性进行仿真验证,最后给出探测器阵列与读出电路芯片互连后的测试结果.结果表明该读出电路适用于小像素、大规模的红外焦平面阵列.     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

非制冷红外焦平面阵列器件驱动电路的研究

分析了电路噪声、电压波动和温度变化等对红外焦平面阵列探测器的工作状态和器件成像品质的影响,论述了设计驱动电路的必要性。在此基础上,设计了非制冷红外焦平面阵列器件的驱动电路,该电路由三个功能模块构成,分别是直流偏置电压电路、单芯片焦平面温度控制电路和基于现场可编程门阵列器件的时序逻辑驱动电路。实验表明,该驱动电路的控温精度优于0.05℃,直流偏压电源精度高,噪声低,时序驱动合理。     

HgCdTe红外焦平面工艺的进展

本文评述HgCdTe红外探测器焦平面工艺的进展,并对其最大潜力作了估价。 HgCdTe是可调禁带的合金半导体材料,可作成波段在2～14微米内的红外探测器。光导HgCdTe探测器阵列现在已被许多红外系统所采用。霍尼威尔公司和其他一些地方正进一步提高HgCdTe光电二极管的工艺水平,而成结技术对复杂的多元焦平面特别适合。本文小结了2～14微米光谱范围内红外焦平面工艺的进展及其可获得的最佳性能。文中评述了HgCdTe光电二极管与硅电荷耦合器件集成多元两维镶嵌阵列焦平面的方案和进展。最后,对HgCdTe红外电荷传输镶嵌焦平面的潜力作了评价。     

高级扫描系统混合工艺的多路传输本征探测器阵列及信号处理方案的进展

多路传输本征探测器阵列及信号处理方案(MIDASP)的目的是为第二代红外前视系统的混合式碲镉汞探测器/硅信号处理器焦平面提供基本制造工艺。该方案涉及四个方面:1)3～5微米碲镉汞光电二极管;2)探删器/CCD 的机械互连;3)探测器/CCD 的电气耦合;4)小型焦平面结构的制造与评价。研制成的探测器/CCD 具有若干个8位 TDI(延时积分)通道,并向单路输出端作多路传输,其总体 D~*达1×10~(12)厘米赫~(1/2)/瓦。     

空间大规模CMOS面阵焦平面拼接技术

为了提高空间遥感器的时间分辨率,采用更大规模的红外焦平面阵列和可见焦平面阵列是未来高时间分辨率空间遥感的发展趋势。目前,由于大规模阵列探测器受到CMOS工艺的限制,不能满足空间高时间分辨率发展的要求。为了满足大规模焦平面遥感应用的要求,提出了一种大规模阵列焦平面机械的拼接方法。该方法采用精密压电陶瓷电机,完成探测器焦平面的微米量级位置调整,并通过激光测距仪测量以及计算机平面拟合来确定探测器焦平面的空间位置,进而实现了大规模非连续CMOS焦平面阵列的机械式拼接。     

红外焦平面读出电路技术及发展趋势

从红外焦平面技术的发展背景出发,论述了读出电路在红外焦平面信号传输中的作用并介绍其基本框图,讨论了CCD读出电路和CMOS读出电路各自的特点,并分析了国内外红外焦平面读出电路的现状,最后提出了红外焦平面阵列读出电路今后的研究方向.     

液氮冲击中InSb焦平面探测器热应力计算

液氮冲击中In Sb焦平面探测器的局部分层、局部碎裂制约着其成品率的提高。为分析液氮冲击中发生在In Sb焦平面探测器中的潜在失效模式,我们借助C.H.Hsueh提出的适用于弹性多层体系热应力计算理论,结合In Sb焦平面探测器的典型结构,忽略铟柱阵列的影响,得到了In Sb焦平面探测器中心区域热应变和热应力沿厚度方向的分布。依据热应变和热应力分布,我们认为液氮冲击中In Sb芯片和底充胶均处于拉应力状态,硅读出电路上边2/3部分处于压应力状态,下边1/3部分处于拉应力状态。整个探测器四角往上翘曲,中心区域往下凸起。这些计算结果为后续探测器组件封装中平衡复合物结构的设计提供了理论参考。     

大视场红外系统设计的进展

近十年来,大视场星载红外望远镜系统设计受焦平面技术发展的推动亦有进展。七十年代的扫描探测器线列正向八十年代的两维镶嵌阵列过渡,从而可以考虑将系统放在地球同步轨道高度的卫星上,进行连续复盖全球的观察。另外,新型焦平面用的替换的探测器材料和致冷系统的研制成功,使能考虑在2～14微米选定的波长上进行多波段应用。这十年在探测器/焦平面工艺方面的进展要求光学系统也作相应的变化(见表1)。要求的孔径尺寸至少从0.5米增加到1米,