红外焦平面器件线性度测试误差分析

介绍了线性度测试的定义及测试方法。测试了中波红外焦平面器件的线性度,并针对实验室测量线性度带来的误差进行分析,为红外焦平面器件线性度的测量提供理论和实验依据。该实验证明了测试线性度中黑体发射率误差是致命因素;同时也测得一款中波红外焦平面产品的线性度标准偏差小于0.02 V。     

BDI 型甚长波IRFPA 读出电路研究与设计

针对甚长波红外（VLWIR）探测器动态结阻抗过低、暗电流较大,且工作在高背景环境下等特点,设计了一种具有记忆功能背景抑制的3232甚长波红外焦平面（IRFPA）读出电路。该电路采用基于高增益负反馈运放的缓冲直接注入级（BDI）结构作为输入级,大幅降低了输入阻抗,提高了注入效率,并使探测器处于稳定偏压状态。同时,该电路采用具有记忆功能的背景抑制电路,有效提高了积分时间和红外焦平面的信噪比（SNR）,改善了动态范围和对比度。基于HHNECCZ6H0.35m1P4M标准CMOS工艺,完成了电路的流片制造。实测结果表明:50K低温下电路功能正常,输出范围大于2V,读出速率达到2.5MHz,RMS噪声小于0.3mV,线性度优于99%,功耗小于100mW。     

超长线列双波段红外焦平面探测器杜瓦封装技术研究

针对拼接型短/中波的超长线列焦平面探测器与直线脉管集成耦合的要求,分析了超长线列焦平面杜瓦封装的难点。通过对超长冷平台的温度均匀性、超长冷平台支撑结构、大体积组件杜瓦低热负载、超长线列杜瓦真空寿命等封装技术进行研究,提出了多点S型冷链结合导热层的三维热输出方法,设计了桥式两基板的超长冷平台支撑结构,解决了超长冷平台高温度均匀性、集成探测器后低应力及焦深控制、超长线列探测器杜瓦组件的环境适应性、低热负载和长真空寿命等关键技术,成功研制超长线列双波段焦平面探测器制冷组件,并通过一系列空间环境适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

基于电流镜的同步积分模式双色读出结构设计

文章对N PPN结构的MW/LW双色红外焦平面信号电流同步积分的工作模式,提出了一种双色读出电路输入级的新结构,即在栅调制注入输入级的基础上加以设计改进,采用电流镜对一个独立波段(LW)的信号电流进行两路精确复制,分别用于此波段的信号电流积分、与混合波段信号电流的相减,解决了探测器输出端混合波段信号电流的分离问题,达到了两个波段信号电流同步独立积分的目的.本文就双色电路的输入级结构和工作原理进行了详细的阐述,电路模拟验证的结果表明该电路适用于信号电流大于10nA的双色器件(MW/LW,MW1/MW2,LW1/LW2双色器件),有较高的精确度(误差＜2%)和良好的性能.     

一种红外焦平面数控偏置电压电路的实现

提出了用级联权电容网络电荷定标产生偏置电压的方法,采用EDA软件Cadence设计了一个10 bit 串行数字输入、四通道稳定模拟电压输出的数模转换电路,并流片验证.测试结果表明电路实现了数模转换功能,各项参数基本达到设计要求.以上研究证实了这种可集成在红外焦平面读出电路上的偏置电压产生电路是可行的,为下一步直接设计并制造包含偏置电压产生电路的焦平面读出电路芯片打下了坚实的基础.     

读出电路数字模块设计

文章介绍了一个读出电路的数字控制模块。该模块集成了众多的控制功能，包括积分时间的调控，对面阵中指定窗口的读出，并能够支持快照读出模式和滚动读出模式之间的选择。文章中详细介绍了实现窗口功能和滚动功能的算法；电路的整体结构及端口时序，并给出了整个系统的仿真结果；最后采用上海集成电路设计中心提供的0．6μm双硅双铝标准单元库对本设计进行了电路综合，并对本设计的版图规划和实现进行了简略的说明，验证了将该设计向大规模读出电路上集成的可行性。     

基于电流镜的同步积分模式双色读出结构设计

文章对N^＋ PPN结构的MW／LW双色红外焦平面信号电流同步积分的工作模式，提出了一种双色读出电路输入级的新结构，即在栅调制注入输入级的基础上加以设计改进，采用电流镜对一个独立波段（LW）的信号电流进行两路精确复制，分别用于此波段的信号电流积分、与混合波段信号电流的相减，解决了探测器输出端混合波段信号电流的分离问题，达到了两个波段信号电流同步独立积分的目的。本文就双色电路的输入级结构和工作原理进行了详细的阐述，电路模拟验证的结果表明该电路适用于信号电流大于10nA的双色器件（MW／LW，MW1／MW2，LW1／LW2双色器件），有较高的精确度（误差〈2％）和良好的性能。     

利用傅里叶变换测量红外焦平面器件响应光谱

利用傅里叶变换测量光谱的方法具有大通量、高信噪比的优势,在红外测试领域具有重要的应用价值。利用步进扫描和时间分辨的方法,可以同步傅里叶变换红外光谱仪动镜移动和焦平面器件的输出,获得高质量的干涉图,从而计算得到器件的响应光谱。在本系统测量范围400~10000 cm-1内,所得光谱的分辨率可以达到4 cm-1。     

天文应用红外焦平面读出电路研究

成功设计了一款天文应用的640×512短波红外焦平面读出电路。由于红外天文观测具有极低背景辐射、光子通量低的特点,为了实现探测器的高信噪比,需要降低器件的暗电流和电路噪声。电路采用有效的功耗管理策略,在保证电路正常工作的前提下尽可能地降低电路功耗以减小电路辉光对器件暗电流的影响。同时,研究非破坏性读出的数字功能,实现了超长的积分时间和信号的多帧累积,并作为一种斜坡采样的策略有效地降低读出噪声。短波HgCdTe焦平面的测试结果符合理论设计预期,开启电路非破坏性读出功能,设置6 000 s的积分时间,当电路功耗调低至14.04 mW时暗电流为0.9 e-·pixel^-1·s^-1。读出噪声在两档增益下分别为50 e-(10 fF)和27 e-(5 fF),非线性度低于0.1%。     

一种改进型天文应用低噪声红外探测器读出电路结构设计

在短波红外天文探测应用中,背景辐射极低、信号电流极小,每秒仅产生几个光电子,为了实现较高的信噪比,探测器应具有极低的噪声。在目前国际主流天文应用红外读出电路源随器(SFD)结构的基础上,提出了一种改进型读出电路输入级结构设计,即行共用模块的单位增益缓冲器(UB)结构,在电路仿真中,实现了输入级等效输入噪声小于1e-,线性度为0.994。