Kink效应对低温CMOS读出电路的影响

在深低温下（T〈50K），CMOS器件会出现Kink效应，即Ⅰ-Ⅴ特性曲线会发生扭曲。当漏源电压较大时（Vds〉4V），漏电流突然加大，电流曲线偏离正常的平方关系。本文通过实验表明，Kink效应对CMOS读出电路中的一些电路结构产生较严重的影响，Kink效应会导致源跟随器输出产生严重的非线性；对于共源放大器和两级运放，Kink效应会使其增益产生非线性。最后，针对影响低温读出电路性能的Kink效应进行分析和研究，提出在低温CMOS读出集成电路设计中如何解决这些问题的方案。     

Kink效应对低温CMOS读出电路的影响

在深低温下(T<50K)，CMOS器件会出现Kink效应，即I-V特性曲线会发生扭曲。当漏源电压较大时(Vds＞4V)，漏电流突然加大，电流曲线偏离正常的平方关系。本文通过实验表明，Kink效应对CMOS读出电路中的一些电路结构产生较严重的影响，Kink效应会导致源跟随器输出产生严重的非线性；对于共源放大器和两级运放，Kink效应会使其增益产生非线性。最后，针对影响低温读出电路性能的Kink效应进行分析和研究，提出在低温CMOS读出集成电路设计中如何解决这些问题的方案。     

一种用于红外读出电路的低温SAR ADC

本文提出了一种用于低温红外读出系统的连续逼近模数转换器（SAR ADC）电路。为了在很宽的温度范围内保证电路的性能,ADC中采用了一种温度补偿时域比较器结构。该比较器可在从室温到77K的极端工作温度条件下,实现稳定的性能和极低的功耗。该转换器采用标准的 0.35 μm CMOS 工艺制造,在77K的温度下,其最大微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）分别为0.64LSB和0.59LSB。在采样率为200kS/s时可实现9.3bit的有效位数。在3.3V的电源电压下其功耗为0.23mW,占用的芯片面积为0.8*0.3 mm2。     

一种3～5 GHz连续增益可调CMOS超宽带LNA的设计

提出了一种具有大范围连续增益变化的3～5 GHz CMOS可调增益低噪声放大器.采用两级共源共栅电路结构,二阶切比雪夫滤波器作为输入,源跟随器作为输出,在带内获得了良好的输入输出匹配和噪声性能.通过控制第二级的偏置电流,获得了36 dB的连续增益可调,同时也不影响输入输出匹配.该电路基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,在最高增益时,输入和输出反射系数S11和S22分别小于-10.1 dB 和-15 dB,最高增益达到23.8 dB,最小噪声系数仅为1.5 dB,三阶交调截点为-7 dBm,在1.2 V电压下,功耗为6.8 mW;芯片面积0.71 mm2(0.96 mm×0.74 mm).     

碲镉汞焦平面器件CMOS读出电路的发展

通过对近年来的部分文献资料进行归纳分析,介绍了碲镉汞焦平面器件CMOS读出电路(ROIC)的发展动态.讨论了读出电路的有关概念.列出了部分前放电路的单元结构,并分析了它们的工作特点.介绍了积分时间、积分电容以及多路传输等因素对读出电路设计的影响.     

Low-Power and Compact CMOS APS Circuits for Hybrid Cryogenic Infrared Fast Imaging

This brief presents a complete set of CMOS basic building blocks for low-cost scanning infrared (IR) cryogenic imagers. Low-power and compact novel circuits are proposed for single-capacitor integration and correlated double sampling, embedded pixel test, pixel charge-multiplexing and video composition and buffering. In order to validate the new basic building blocks, experimental results are reported in standard 0.35-mum CMOS technology for a 50 mum x 100 mum active pixel cell operating at 77 K. Based on the proposed circuits, IR imagers capable of capturing up to 256 x 2560 pixels at 25 fps can be implemented.     

非致冷红外焦平面阵列读出电路的设计和SPICE模拟

读出电路是非致冷红外焦平面阵列的核心部件之一,对电路进行SPICE模拟是验证电路的重要手段.针对近年来得到迅猛发展的微测辐射热计(VOx)非致冷红外焦平面阵列的特点,提出了相应CMOS读出电路的设计方案,并用PSpice 9.2给出了4×4 CMOS读出电路的实现和精确的模拟结果.模拟结果表明,该方案是适合微测辐射热计非致冷红外焦平面阵列读出电路一种较为理想的形式,同样也适合于大阵列(如160×120和320×240)的CMOS读出电路.     

直接隧穿栅电流对CMOS逻辑电路的影响

对于纳米级的CMOS电路,由于MOS器件具有超薄的氧化层,栅隧穿漏电流的存在严重地影响了电路的正常工作。本文基于可靠性理论和电路级仿真深入地研究直接隧穿电流对CMOS逻辑电路的影响。仿真结果很好地与理论分析相符合,这些理论和仿真将有助于以后的集成电路设计。     

极端低温下硅基器件和电路特性研究进展

讨论了在极端低温下,硅基半导体在器件级和电路级特性的研究进展。在器件级,分析了极端低温下体硅器件和SOI器件常规电学特性的异常变化,讨论了一些只在极端低温下出现的特殊效应,如载流子冻结效应,阐述了极端低温下提取器件参数的方法。在电路级,分析了极端低温下反相器、CMOS运算放大器和DRAM的性能相对于常温下的变化,对比了极端低温下不同结构的电路在性能和稳定性方面的差异。最后,介绍了国内外相关研究领域的现状,并提出了未来极端低温微电子技术的发展方向。     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下，信号电流小于背景电流，器件本身暗电流也较大，信号读出时积分电容极易饱和，这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构，可有效提高积分时间，改善动态范围和对比度。本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术，依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理，并比较各个结构的优缺点，针对不同电路结构的特点，通过典型电路仿真分析，确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下,信号电流小于背景电流,器件本身暗电流也较大,信号读出时积分电容极易饱和,这都不利于获得理想的信噪比.通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构,可有效提高积分时间,改善动态范围和对比度.本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术,依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理,并比较各个结构的优缺点,针对不同电路结构的特点,通过典型电路仿真分析,确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围.     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下，信号电流小于背景电流，器件本身暗电流也较大，信号读出时积分电容极易饱和，这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构，可有效提高积分时间，改善动态范围和对比度。本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术，依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理，并比较各个结构的优缺点，针对不同电路结构的特点，通过典型电路仿真分析，确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。