高灵敏度量子点-量子阱光电探测器的大动态范围读出设计

针对高灵敏度量子点-量子阱光电器件宽动态的光电响应特性,进行大的动态范围读出设计,对比分析了不同积分电容的CTIA读出结构的测试结果,设计一款低噪声增益自动可调放大器的读出结构,使输出动态范围扩展了26dB,,获得较好的读出信噪比.     

美国研制出可用于8至12μm大气窗口的量子点光电探测器

据美国《Photonis Spectra》杂志报道,美国南加利福尼亚大学和得克萨斯大学最近联合研制出了一种可用于8至12μm大气窗口的量子点光电探测器。这种新型致冷型器件的性能与现有的量子阱红外光电探测     

石墨烯与典型光导型光电探测器读出电路的对比研究

石墨烯光电探测器具有兼容性好和宽波段响应等优势,其读出电路可类似于微测辐射热计等传统探测器.然而,石墨烯光电探测器一般属于光子型,其响应度、功耗和积分时间等具有显著差异.针对纯石墨烯、石墨烯-硫化铅异质结、硫化铅和典型微测辐射热计4种探测器,结合实测器件参数,进行读出电路的对比研究.仿真结果表明:由于其较高的响应度,实...     

新型电流镜积分红外量子阱探测器读出电路的设计分析

设计了一种偏压可调电流镜积分(Current Mirroring Integration,CMI)红外量子阱探测器焦平面CMOS读出电路.该电路适应根据偏压调节响应波段的量子阱探测器,其中探测器偏压从0.61 V到1.55V范围内可调.由于CMI的电流反馈结构,使得输入阻抗接近0,注入效率达0.99;且积分电容可放在单元电路外,从而可以在一定的单元面积下,增大积分电容,提高了电荷处理能力和动态范围;为提高读出电路的性能,电路加入撇除( Skimming)方式的暗电流抑制电路.采用特许半导体(Chartered) 0.35μm标准CMOS工艺对所设计的电路(16×1阵列)进行流片,测试结果表明:在电源电压为3.3V,积分电容为1.25 pF时,电荷处理能力达到1.3×107个电子;输出摆幅达到1.76 V;功耗为25mW;动态范围为75dB;测试结果显示CMI可应用于高性能FPA.     

一款多色叠层量子阱红外探测器的读出电路设计

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤05mV,动态范围≥70dB,电功耗≤600mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。     

GaAs/InGaAs量子点探测器件微光读出研究

GaAs/InGaAs量子点光电探测器,在633 nm激光辐射3.5 nW条件下,器件偏压-1.4 V时,测得响应电流8.9×10-9A,电流响应率达到2.54 A/W,量子注入效率超过90%。基于GaAs/InGaAs量子点光电探测器的高量子注入效率、高灵敏度等特点,采用具有稳定的电压偏置,高注入效率和低噪声特点的CTIA(电容互阻跨导放大器)作为列放大器读出结构,输出部分采用相关双采样(CDS)结构去除系统和背景噪声。实验结果表明,在3.5 nW的微光辐射下,器件偏压为-2.5 V时,50μm×50μm像素探测器与读出电路互联后有7.14×107V/W的电压响应率。     

光电探测器噪声分析及降低噪声的方法

探讨了光电探测器的噪声，分析了光电探测器的噪声电压、噪声电流的影响因素，并提出了解决的方法。根据探测器噪声影响因素，分析了普通检测电路存在的不足，设计了一种优化检测电路，通过减小电路带宽，减少噪声，从而提高系统的信噪比，增强探测器的探测能力。     

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的量子阱参数设计

量子阱参数如势阱宽度、势垒高度和阱中的掺杂浓度决定了阱中的能级分布及光学吸收,它和量子阱红外探测器(QWIP)的响应波长、暗电流、响应率、探测率等特性参数密切相关.为了使设计的QWIP达到预期的各种性能指标,对其各参量进行了精心设计.运用量子阱的第一激发态与势垒的高度接近时产生共振效应,进行了量子阱的优化设计,得出垒高和阱宽的关系.另外,根据器件光谱响应的要求,利用传输矩阵法计算出相应的量子阱参数.此设计方法在GaAs/AlGaAs长波-长波双色QWIP中得到了较好的验证.     

宽动态范围读出电路研究

为提高光电探测器的读出性能,设计的电容互阻放大器(CTIA)注入效率大于99%,线性度达99.84%。相关双采样电路(CDS)采用不同控制时序,读出电路可以工作在噪声抑制模式和两次采样模式。噪声抑制模式时读出电路平均噪声为0.91 mV,动态范围为66.85 dB,两次采样模式平均噪声为5.82 mV,动态范围扩展到90.82 dB。     

一种粒子探测器的CMOS读出电路设计

提出了新型的应用于粒子探测器CMOS读出电路中的电荷灵敏放大器和CR-(RC)n半高斯整形器的结构.电荷灵敏放大器采用多晶硅电阻做反馈来减小噪声,仿真发现与传统结构相比,在探测器电容高达150pF时,输入等效噪声电荷数由5036个电子减小到2381个,代价是输出摆幅减小了0.5V.在整形器中,MOS管电阻与多晶硅电阻串联,通过调节MOS管的栅压来改变阻值,以补偿工艺的偏差,在不明显降低线性度的情况下保证了时间常数能够比较精确控制.     

Design of Diode Type Un-Cooled Infrared Focal Plane Array Readout Circuit

The diode infrared focal plane array uses the silicon diodes as a sensitive device for infrared signal measurement. By the infrared radiation, the infrared focal plane can produces small voltage signals. For the traditional readout circuit structures are designed to process current signals, they cannot be applied to it. In this paper,a new readout circuit for the diode un-cooled infrared focal plane array is developed. The principle of detector array signal readout and small signal amplification is given in detail. The readout circuit is designed and simulated by using the Central Semiconductor Manufacturing Corporation (CSMC) 0.5 μm complementary metal-oxide-semiconductor transistor (CMOS) technology library. Cadence Spectre simulation results show that the scheme can be applied to the CMOS readout integrated circuit (ROIC) with a larger array, such as 320×240 size array.     

一种粒子探测器的CMOS读出电路设计

提出了新型的应用于粒子探测器CMOS读出电路中的电荷灵敏放大器和CR-(RC)n半高斯整形器的结构.电荷灵敏放大器采用多晶硅电阻做反馈来减小噪声,仿真发现与传统结构相比,在探测器电容高达150pF时,输入等效噪声电荷数由5036个电子减小到2381个,代价是输出摆幅减小了0.5V.在整形器中,MOS管电阻与多晶硅电阻串联,通过调节MOS管的栅压来改变阻值,以补偿工艺的偏差,在不明显降低线性度的情况下保证了时间常数能够比较精确控制.     

Low Noise Readout Circuit for Biosensor SoC

Presented is a low noise interface circuit that is tuned to the needs of self-assembly monolayers biosensor SoC. The correlated double sampling（CDS） unit of the readout circuit can reduce 1/f noise, KTC noise and fixed noise of micro arrays effectively. The circuit is simulated in a 0.6 μm/level 7 standard CMOS process, and the simulated results show the output voltage has a good linearity with the transducing current of the micro arrays. This is a novel circuit including four amplifiers sharing a common half-circuit and the noise reducing CDS unit. It could be widely used for micro array biosensors.     

光电传感器读出电路的参数可调控制研究

基于电容反馈互导放大器和相关双采样结构的读出电路原理,分析了电路中控制信号的时序关系,设计了参数可调的时序控制电路.应用Cadence进行电路仿真和版图设计优化,通过流片、测试,证明参数可调的时序控制电路能有效调节参数,易于控制,适用于具有该读出结构的读出电路.     

微测辐射热计阵列读出电路的单片集成设计

微测辐射热计阵列读出电路的单芯片集成,有利于红外焦平面阵列的智能化和红外成像系统的便携化发展.提出了一种非致冷红外焦平面阵列读出电路,基于SMIC 0.18 μmCMOS工艺,采用CTIA型单元读出电路结构,实现了偏置模块、驱动信号源模块、电流积分模块、相关双采样模块(CDS)和缓冲输出模块的单芯片集成,成功制造了1×8读出电路原型.仿真结果表明,设计的读出电路的线性度大于99％,功耗小于5 mW,适合于大面阵移植.