為了解決石墨烯探測(cè)器光電探測(cè)的難題,針對(duì)石墨烯探測(cè)器受光照像元電阻發(fā)生變化的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于石墨烯探測(cè)器的新型積分電路結(jié)構(gòu)。該積分電路結(jié)構(gòu)主要包含前端偏置電路、運(yùn)算放大器以及開(kāi)關(guān)和反饋電容等部分,電路主要利用暗像元電阻不隨光照變化,而感光像元電阻會(huì)隨光照強(qiáng)度變化而變化的特點(diǎn),將光照條件下暗像元支路的電流與感光像元支路電流的差作為光響應(yīng)電流,并采用CTIA積分電路進(jìn)行電流積分,將光響應(yīng)電流轉(zhuǎn)換為積分電壓輸出,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)石墨烯探測(cè)器對(duì)光響應(yīng)信號(hào)的探測(cè)和輸出。文中對(duì)相關(guān)的主要電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并基于Cadence ADE仿真環(huán)境完成了電路仿真。經(jīng)仿真分析,基于文中的積分電路,可以將不同光照條件下石墨烯探測(cè)器的光響應(yīng)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的積分電壓輸出�？梢�(jiàn),所設(shè)計(jì)的積分電路能夠滿足石墨烯探測(cè)器對(duì)光響應(yīng)探測(cè)的需求,對(duì)石墨烯材料進(jìn)入光電探測(cè)器領(lǐng)域具有重要意義。 

【文章來(lái)源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(01)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合單元及陣列結(jié)構(gòu)示意圖

從信號(hào)注入的方式上，可將非致冷紅外探測(cè)器前端偏置電路的結(jié)構(gòu)分為幾類(lèi)：源跟隨器結(jié)構(gòu)（SFD）、直接注入結(jié)構(gòu)（DI）、緩沖直接注入結(jié)構(gòu)（BDI）、電容反饋跨導(dǎo)放大結(jié)構(gòu)（CTIA）和電阻反饋跨導(dǎo)放大結(jié)構(gòu)（RTIA)[3]，如圖2所示。電路結(jié)構(gòu)性能對(duì)比見(jiàn)表1[4]。通過(guò)對(duì)以上積分電路結(jié)構(gòu)的比較和分析[5]可知，CTIA結(jié)構(gòu)的性能最好，這種結(jié)構(gòu)也是目前紅外探測(cè)器讀出電路最常用的結(jié)構(gòu)。另外，結(jié)合石墨烯探測(cè)器的特點(diǎn)，CTIA結(jié)構(gòu)也能夠滿足其輸出信號(hào)需要較好線性度的要求。

本文所采用CTIA型積分電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由前端偏置電路、運(yùn)算放大器、復(fù)位開(kāi)關(guān)和反饋電容構(gòu)成[6]。從圖3所示原理圖可以看出，探測(cè)器正常工作需要三個(gè)偏置電壓：Veb,Vdet和Vref，經(jīng)分析可知，輸出電壓Vout與這三個(gè)偏壓的關(guān)系可以用式（1）表示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低噪聲非制冷紅外焦平面陣列驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J]. 張沛,祝紅彬,呂堅(jiān),蔣亞?wèn)|.  紅外與激光工程. 2010(05)
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碩士論文
[1]非制冷紅外探測(cè)器及其讀出電路的研究[D]. 薛惠瓊.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2009
[2]一種10位，200MSample/s模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[D]. 林佳明.上海交通大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3561030