“闪光”对锑化铟光伏探测器性能影响

本文叙述了天文上广为使用的锑化铟光伏红外探测器的“闪光”现象的实验研究,它可以大大提高探测器的等效电阻(通常可高达2×10~(11)Ω以上),并可有效地降低噪声。     

关于红外探测器灵敏度理论限的分析

本文参考有关文献对红外探测器灵敏度理论限,进行了系统的叙述。推导出探测器背景光子噪声限D~#_(BLIP)的表达式,分析了探测器达到背景噪声限的条件及光伏器件R_oA_d的重要性。进一步说明背景光子噪声并不是探测器灵敏度的最后极限。在相干探测中,信号光子噪声将是限制灵敏度的主要因素。信号光子噪声限的灵敏度较背景光子噪声限的灵敏度要高出几个数量级。在长波长的情况下,热噪声将是探测器灵敏度的主要限制。     

二极管型红外焦平面阵列的噪声分析及结构优化设计

二极管非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)探测器具有广阔的前景,然而它的性能受噪声源的制约,为了得到高性能的探测器,必须研究噪声源并减小其影响。概述了探测器噪声源,量化并研究了不同噪声对探测器的影响,最后得到了二极管IRFPA的性能极限,此外,计算得到了最优的结构参数。理论研究表明温度起伏噪声对应的最小噪声等效温差(NETD)为2.36K,此时探测器热导为辐射热导,其值为2.06nW/K。当单元尺寸为25μm×25μm的探测器的正向偏置电流为33μA,占空比为54%时可得到最优NETD为46.5mK。     

非本征和本征红外探测器的灵敏度极限

本文的目的是要将非本征和本征红外光电导探测器的最终性能极限(以峰值光谱探测率D_(λp)＊表征的)作一比较。分析表明如下:(1)对于中等背景(φ_>～10~(13)光子/厘米~2·秒)本征探测器要求的冷却大大小于要达到给定D_(λp)＊的非本征探测器的冷却:(2)在减小背景时,通过冷却可达到最大的灵敏度,同时非本征探测器会获得优良的性能;(3)产生——复合噪声,而不是琼斯——纽奈斯脱噪声,确定了可能达到的灵敏度极限。(2)和(3)项的结论与其他作者的分析有出入。     

二极管型红外焦平面阵列的噪声分析及结构优化设计（英文）

二极管非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)探测器具有广阔的前景,然而它的性能受噪声源的制约,为了得到高性能的探测器,必须研究噪声源并减小其影响.概述了探测器噪声源,量化并研究了不同噪声对探测器的影响,最后得到了二极管IRFPA的性能极限,此外,计算得到了最优的结构参数.理论研究表明温度起伏噪声对应的最小噪声等效温差(NETD)为2.36mK,此时探测器热导为辐射热导,其值为2.06 nW/K.当单元尺寸为25μm×25μm的探测器的正向偏置电流为33μA,占空比为54%时可得到最优NETD为46.5 mK.     

红外探测器的现状及前景

一、现代探测器的最终性能极限1.背景限红外光电导探测器(BLIP)当背景辐射产生的载流子的统计起伏引起光导元件的主噪声机构时才出现这种背景限。在复合速率中也有统计起伏,这个噪声称为产生一复合噪声。在此情况下:     

光伏锑化铟探测器低噪声前置放大器及其背景热辐射补偿

1.引言光伏锑化铟器件是一种性能优良的红外探测器,它的工作波长为1～5.5μm,正好包含了J、H、K、L和M五个重要的大气窗口,量子效率较高η≥50%),噪声等效功率低达1×10~(-15)W·Hz~(1/2)左右,是目前天文观察最常用的红外探测器。光伏锑化铟探测器具有很高的等效输出阻抗,在工作温度(50～77K)下通常为10~8～10~(12)Ω~([1])。高输出阻抗将降低噪声电流,并使NEP降低,但高输出阻抗探测器也对前置放     

高阻红外探测器信号的积分开关读出

介绍一种高阻红外探测器信号读出新方法——积分开关读出法;其噪声等效功率比通常的阻抗变换放大器(TIA)降低一半以上,并免除了与TIA高阻值反馈电阻有关的一系列问题.     

通过成结模拟器研究n+-n--p碲镉汞高温探测器

第三代红外探测器发展的一个重要方向是高工作温度探测器。对于碲镉汞n-on-p探测器而言,n⁺-n^--p结构以及良好的钝化工艺能够有效的抑制暗电流的产生,从而在高工作温度条件下获得较好的探测器性能。基于自行开发的成结模拟器,对n⁺-n^--p结构地高温器件进行了工艺仿真和器件仿真,获得成结过程的制备参数,并结合抑制表面漏电的组分梯度钝化工艺,将高工作温度下的暗电流抑制至理论极限,研制出可以在更高温度工作下的碲镉汞n-on-p红外焦平面探测器。经测试,中波n-on-p红外焦平面器件在不同工作温度下性能优异,在80 K工作温度下噪声等效温差(NETD)达到了6.1 mK,有效像元率为99.96%;而在150 K工作温度下噪声等效温差(NETD)为11.0 mK,有效像元率为99.50%,达到了同类器件的理论极限。     

电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计

在高灵敏度光电探测领域,常常采用雪崩二极管(APD)等高增益探测器,这些探测器通常需要上百伏的工作电压,因此电源噪声对探测器的性能影响很大。针对单光子探测的需要,论文提出了一种电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计,通过采用匹配的差分输入,可以有效抵消电源的共模噪声。论文首先对APD探测器在不同偏压下的结电容进行测试,然后采用可调电容对APD电容进行匹配,用MultiSim对提出的电路进行了仿真分析,最后制作实验电路进行了测试和验证。结果表明:差分输入电荷灵敏前置放大器能够有效消除电源噪声(包括低频噪声和高频噪声),实现高灵敏度的光探测。     

超高灵敏度摄象机（极微弱光摄象机）

1.前言作为在微弱光量下进行图象测量探测器(摄象管)的代表,可能会提到SIT管(Silicon Intensified Target)。SIT管的摄象极限,通常为10~(-4)lx量级,这种极限,已接近人眼在暗响应时的认别极限。而对于要求在更暗的极微弱光量下的图象测量,自然希望进一步扩展人的视觉功能。     

热电探测器性能参数的分析

本文讨论了热电探测器的五个主要性能参数:响应率、噪声、噪声等效功率、探测率和时间常数。分析了前四个参数与工作条件(工作频率、探测器面积和前置放大器输入阻抗)的函数关系。阐明了时间常数概念用于热电探测器时新的特点。本文着重指出:在目前场效应晶体管(以下简写称为FET)水平还不高的情况下,热电探测器的性能受限于前置放大器(以下简写称为前放)所用的FET。它的几种主要性能参数都在很大程度上依赖于FET的水平,文中列举数据对此作了说明。因此通常说,比较热电探测器的性能,实际上乃是比较热电探测器/前放组合件的性能;若只比较热电探测器本身的性能,则需要以其前放的水平相同为条件。     

光纤陀螺随机游走系数模型的修正和实验研究

通过考虑探测器的带宽,对光纤陀螺随机游走系数(RWC)模型进行了修正,由修正后的随机游走系数模型计算出的理论RWC值与实际测量值一致.研究还表明,采用多点采样技术可以进一步降低随机游走系数,使陀螺精度更接近散粒噪声和光源相对强度噪声所限制的最小检测灵敏度极限,但最大采样点数的选择仍受探测器带宽限制.     

焦平面上的N沟金属氧化物半导体硅信号处理器

下一代红外系统由于焦平面上能包含大量探测器,其灵敏度和分辨率将显著提高。现在的红外成象系统所用探测器数量较少(通常在200以下),每个探测器各接一个视频信号处理电路。红外半导体新工艺提供了较高的探测器密度,仅仅因为简化低温恒温器与系统的互连,也显然需要焦平面上的信号处理。可是,这种探测器新工艺相当不成熟,为使所得信噪比由入射辐射的散粒噪声来限定(所谓背景限性能,即BLIP),需调整探测器信号。本文叙述硅n沟MOS(NMOS)工艺在研制红外信号处理模拟电路上的应用。     

倍增型共振隧穿弱光探测器的噪声性能研究

对倍增型共振隧穿弱光探测器(RTDPD,resonant tunneling diode as photodetector)的噪声性能 进行研究。设计了具有倍增区的RTDPD结构。对探测器电流-电压(I-V) 特性的模拟发现,加入倍增区 以后探测器的光电流和暗电流均被放大,其峰值电流增大了1.7倍。 对RTDPD的噪声分布模拟发 现,1/f噪声比散粒噪声和热噪声高出10 个数量级左右。对倍增 区的电场强度和过剩噪声因子进行了模拟, 并计算了过剩噪声的功率谱密度。分析了倍增型RTDPD的总噪声,并对有、无倍增区时RTDPD 的噪声等 效功率进行了计算。结果显示,倍增区引入的噪声不仅不会影响探测器有效信号的提取,而 且提高了探测器响应弱光的能力。     

多频谱激光接收机

红外辐射探测器通常用于某个频带范围。通常它是中红外（３～５μｍ）和远红外（８～１４μｍ）频段的一个大气窗口范围。另一重要情况是单色激光辐射探测。同时还要求探测器在宽频谱范围内具有预期的灵敏度特性。此类需要之一是激光告警探测器。这种探测器在宽频谱范围（包括从０．６到１１μｍ波长）必须灵敏。该宽频带范围易于用非选择性热探测器得到。令人遗憾的是热探测器响应速度慢、灵敏度不太高。非致冷光探测器的响应速度通常非常快。从原理上讲,每种具有长波灵敏度极限λＣＯ的光探测器还表现出对较短波长辐射灵敏。然而,其灵敏…     

国外动态

据外刊《红外物理》1982年第22卷第5期报道,西德蒂宾根天文研究所研制成一种用于红外探测器的低温低噪声超阻抗放大器。该所为了适应红外摄象机在空间的自动信息试验之需要,研制一种超低背景红外探测器用的前置放火器。噪声等效功率低于1.0×10~(-15)瓦·赫~(-1/2)的红外探测器主要受其放大器噪声限制,适于此种应用的放大器便称为“超阻抗放大器”。这种电路通常组装的方法是采用一只低温环境工作的场效应晶体管和一只室温工     

光电探测器组件辐照后性能退化的噪声表征

本文用爆裂噪声表征总剂量电离辐射(TID)对光电探测器组件的损伤情况。通过对辐照前后的光电探测器组件进行噪声测试,然后对比分析其结果。实验结果表明,总剂量辐照后,相对于辐照前,光电探测器组件内部明显出现了爆裂噪声,即组件内部出现了大量缺陷,导致组件的可靠性降低。     

双材料微悬臂非致冷红外探测成像系统

双材料微悬臂非致冷红外探测成像系统的关键元件是一种新型红外探测器,它采用表面微机械与常规集成电路的新颖组合,其工艺与标准集成电路工艺100％兼容。通过双材料微悬臂热敏单元,控制电容板位置耦合到低噪声MOS放大器输入端读出信号,也可通过光学读出。其噪声等效温度(NEDT)接近理论极限,能够满足高灵敏度、轻重量和低成本的装备需求。     

源漏偏置电压对AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器灵敏度的调控

天线耦合的场效应晶体管(FET)太赫兹自混频探测器通常工作在零源漏偏压下,设置恰当的栅极电压可获得最佳的灵敏度.测试分析了天线耦合AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)太赫兹自混频探测器的源漏偏置电压对太赫兹自混频响应度和噪声的调控作用.研究结果表明,源漏偏置电压在增强响应度的同时也大幅度增强了探测器输出的噪...