紅外焦平面陣列新結(jié)構高性能CMOS讀出電路研究.pdf

1、紅外成像技術具有良好的應用前景，在國民經(jīng)濟的多個領域正得到日益廣泛的應用，尤其是在軍事領域。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，有的電路太復雜，不適于大規(guī)模IRFPA應用：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基金項目“紅外焦平面陣列新結(jié)構高性能CMOS讀出電路研究，，(批準號：60077025)，并參與了實驗室的一系列科研項目。 作者首先分析了在CMOS集成電路設計中的幾個主要技術問題，如MOS電容、MOSFET的溝道長度調(diào)制效應、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行了細致的分析和對比，如DI結(jié)構與BDI結(jié)構的對比，以及具有背景抑制功能的BGMI結(jié)構，并指出了現(xiàn)有技術的優(yōu)點和不足之處。 在對目前的紅外焦平面CMOS讀出電路技術的詳細分析的基礎上，針對現(xiàn)有技術的缺陷，結(jié)合模擬和數(shù)字電子技術、光電子技術、微電子技術、計算機技術等多學科交叉知識，創(chuàng)新性地改進和提出了幾種新結(jié)構紅外焦平面CMOS讀出電路技術(如改