本文關(guān)鍵詞：無TEC非制冷紅外探測器讀出電路的研究

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【摘要】：紅外探測技術(shù)發(fā)展至今已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史了,紅外探測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。非制冷紅外探測技術(shù)的出現(xiàn)則是紅外探測技術(shù)領(lǐng)域的一次質(zhì)的飛躍,如今非制冷紅外焦平面熱成像技術(shù)已經(jīng)在很多國家得到了應(yīng)用,具有廣泛的發(fā)展前景。然而,國內(nèi)對非制冷紅外焦平面陣列(Infrared Focal Plane Array, IRFPA)探測器的研究起步較晚,少數(shù)公司在非制冷紅外探測器的研發(fā)上取得了一定進(jìn)展。因此,研究自主知識產(chǎn)權(quán)的非制冷紅外焦平面探測器及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)重點(diǎn)研究課題。然而半導(dǎo)體制冷器(TEC)作為非制冷紅外探測器的重要部分,約占用整個(gè)探測器80%的功率消耗。因此,對于無TEC非制冷紅外探測器的相關(guān)研究和去除TEC產(chǎn)生非均勻性影響及其校正方法成為紅外探測領(lǐng)域未來重要的發(fā)展方向。本論文首先對紅外探測理論相關(guān)理論進(jìn)行分析,針對去除TEC后產(chǎn)生的非均勻性問題進(jìn)行簡單的理論分析及公式推導(dǎo),對這種非均勻性給出一種基于環(huán)境溫度變量的非均勻性校正方法。并設(shè)計(jì)出基于像元尺寸25 μm×25μm像元陣列尺寸400×300的帶有片上非均勻校正功能的無TEC非制冷紅外焦平面讀出電路結(jié)構(gòu),并對本設(shè)計(jì)各模塊進(jìn)行仿真分析。本論文主要研究內(nèi)容如下：1、介紹了紅外探測器的基本工作原理,分析了紅外焦平面探測像元對紅外輻射的吸收關(guān)系及相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算公式,并給出了紅外探測過程中熱-電轉(zhuǎn)換的熱平衡關(guān)系。2、分析了紅外探測器系統(tǒng)非均勻性產(chǎn)生的原因,并給出了相關(guān)計(jì)算公式。分析了由于去除TEC產(chǎn)生的非均勻性影響,并給出了相應(yīng)的非均勻性校正方法。3、采用GlobalFoundry 0.35μm工藝,基于Cadence平臺對無TEC非制冷IRFPA的讀出電路中各個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真和分析。
【關(guān)鍵詞】：紅外焦平面陣列 無TEC 非均勻性校正 讀出電路
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN215
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 非制冷紅外探測器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢9-13
• 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 非制冷紅外探測器的發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 非制冷紅外探測器讀出電路簡介13
• 1.4 論文的研究背景、目的和研究內(nèi)容13-14
• 1.5 論文整體安排14-16
• 第二章 紅外探測基本原理16-22
• 2.1 紅外輻射特性16-17
• 2.2 非制冷紅外焦平面陣列探測理論17-19
• 2.3 非制冷紅外焦平面陣列探測熱-電轉(zhuǎn)換關(guān)系19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第三章 非制冷紅外焦平面陣列非均勻性校正分析22-30
• 3.1 非均勻性的來源22
• 3.2 傳統(tǒng)非均勻性校正技術(shù)22-25
• 3.2.1 一點(diǎn)定標(biāo)校正法23
• 3.2.2 二點(diǎn)定標(biāo)校正法23-24
• 3.2.3 多點(diǎn)定標(biāo)校正法24-25
• 3.3 偏置非均勻性校正分析25-27
• 3.4 去除TEC的偏置非均勻性校正27-28
• 3.5 本章小結(jié)28-30
• 第四章 無TEC非制冷紅外探測器ROIC的設(shè)計(jì)與仿真30-54
• 4.1 無TEC非制冷紅外探測器ROIC的總體結(jié)構(gòu)30-31
• 4.2 像元讀出電路31-36
• 4.2.1 常用像元讀出電路結(jié)構(gòu)31-34
• 4.2.2 像元讀出電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34
• 4.2.3 像元讀出電路仿真結(jié)果34-36
• 4.3 積分電路36-41
• 4.3.1 積分電路的運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真36-38
• 4.3.2 積分電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-39
• 4.3.3 積分電路參數(shù)分析39-40
• 4.3.4 積分電路仿真結(jié)果40-41
• 4.4 輸出緩沖器41-46
• 4.4.1 輸出緩沖器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-42
• 4.4.2 共源共柵級結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-43
• 4.4.3 推挽電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-45
• 4.4.4 偏置電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45
• 4.4.5 輸出緩沖器仿真結(jié)果45-46
• 4.5 溫度探測器46-49
• 4.5.1 溫度探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 4.5.2 溫度探測器仿真結(jié)果48-49
• 4.6 帶隙基準(zhǔn)源49-51
• 4.6.1 帶隙基準(zhǔn)源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 4.6.2 帶隙基準(zhǔn)源仿真結(jié)果50-51
• 4.7 本章小結(jié)51-54
• 第五章 ROIC版圖設(shè)計(jì)54-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明64-66
• 致謝66

【相似文獻(xiàn)】

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