紅外焦平面陣列新結(jié)構(gòu)高性能CMOS讀出電路研究.pdf

1、紅外成像技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景，在國民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用，尤其是在軍事領(lǐng)域。紅外焦平面陣列(IRFPA)主要由探測器和讀出電路(ROC)兩部分組成。IRFPA對其ROC要求比較苛刻，如低功耗，探測器偏壓穩(wěn)定，陣列尺寸和中心距小，尤其是在背景電流很大的情況下，如何進(jìn)行背景抑制，以提高探測靈敏度和信噪比等等。目前的各種方案中，有的電路太復(fù)雜，不適于大規(guī)模IRFPA應(yīng)用：有的對閾值電壓波動太敏感，讀出性能差；有的沒有良好的背景

2、電流抑制功能，動態(tài)范圍小，不適于高背景條件(例如：空對地，地對地)條件下的應(yīng)用。 針對上述問題，作者在充分了解國內(nèi)外的最新研究現(xiàn)狀后，作為主研人之一參與了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“紅外焦平面陣列新結(jié)構(gòu)高性能CMOS讀出電路研究，，(批準(zhǔn)號：60077025)，并參與了實(shí)驗(yàn)室的一系列科研項(xiàng)目。 作者首先分析了在CMOS集成電路設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要技術(shù)問題，如MOS電容、MOSFET的溝道長度調(diào)制效應(yīng)、CMOS簡單電流鏡和Wilso

3、n電流鏡。然后介紹了現(xiàn)有的多種紅外焦平面陣列CMOS讀出電路方案，并對其中的幾種方案進(jìn)行了細(xì)致的分析和對比，如DI結(jié)構(gòu)與BDI結(jié)構(gòu)的對比，以及具有背景抑制功能的BGMI結(jié)構(gòu)，并指出了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。 在對目前的紅外焦平面CMOS讀出電路技術(shù)的詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，結(jié)合模擬和數(shù)字電子技術(shù)、光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科交叉知識，創(chuàng)新性地改進(jìn)和提出了幾種新結(jié)構(gòu)紅外焦平面CMOS讀出電路技術(shù)(如改