發(fā)布時(shí)間：2017-05-12 05:00

  本文關(guān)鍵詞：CMOS太赫茲探測器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：太赫茲技術(shù)被認(rèn)為是改變未來世界的十大技術(shù)之一,在醫(yī)學(xué)成像、安全檢查、寬帶通信、雷達(dá)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。利用集成電路制造技術(shù),開發(fā)低成本的CMOS太赫茲探測器件是未來實(shí)現(xiàn)太赫茲技術(shù)實(shí)用化的重要途徑。本文結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀,從晶體管傳感器結(jié)構(gòu)出發(fā),分析了影響晶體管太赫茲響應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù),設(shè)計(jì)了兩種新型的CMOS結(jié)構(gòu)用于太赫茲傳感；在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,利用0.18μm集成電路工藝制造了帶電學(xué)天線的CMOS探測器,研究了其探測性能,在不增加工藝成本的條件下,獲得了高響應(yīng)(Rv)和低噪聲等效功率(NEP)的CMOS太赫茲探測器,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)的片上太赫茲探測器開辟了新的方法。本論文的主要成果包括兩個(gè)方面：1.利用TCAD仿真設(shè)計(jì)了非自對準(zhǔn)和環(huán)柵兩種優(yōu)化CMOS結(jié)構(gòu),進(jìn)一步利用0.18gm集成電路工藝集成了基于兩種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的CMOS太赫茲探測器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用兩種新型CMOS結(jié)構(gòu)均顯著提高探測器對太赫茲信號(hào)的響應(yīng)。與自對準(zhǔn)FET結(jié)構(gòu)相比,非自對準(zhǔn)FET結(jié)構(gòu)探測器的Rv提高了156%,NEP降低了69%；而環(huán)柵CMOS結(jié)構(gòu)探測器的Rv提高了100%,NEP降低了42%。2.設(shè)計(jì)了折疊式共源共柵低噪聲放大器,帶寬為17kHz,開環(huán)增益為69.8dB,相位裕度為60度；進(jìn)一步設(shè)計(jì)了LDO電流驅(qū)動(dòng)電路,該電路可以由外部編程電阻控制驅(qū)動(dòng)電流大小,最大可為CMOS探測器提供10μA的驅(qū)動(dòng)電流。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲 MOSFET 探測器 非自對準(zhǔn) 環(huán)柵 放大器 驅(qū)動(dòng)電流
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN432
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 太赫茲技術(shù)及應(yīng)用9-11
• 1.2 太赫茲探測器11-12
• 1.3 CMOS太赫茲探測器研究進(jìn)展12-13
• 1.4 本文主要內(nèi)容13-14
• 參考文獻(xiàn)14-16
• 第二章 CMOS太赫茲探測器16-36
• 2.1 CMOS太赫茲探測器工作原理16-23
• 2.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)分析16-20
• 2.1.2 非準(zhǔn)靜態(tài)分析20-23
• 2.2 CMOS尺寸對傳感器性能的影響23-27
• 2.2.1 CMOS柵長對電壓響應(yīng)的影響23-26
• 2.2.2 CMOS柵寬對電壓響應(yīng)的影響26-27
• 2.3 帶電波天線的CMOS探測器27-34
• 2.3.1 電波天線27-29
• 2.3.2 CMOS傳感器的輸入阻抗29-33
• 2.3.3 CMOS太赫茲探測器設(shè)計(jì)33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 參考文獻(xiàn)35-36
• 第三章 CMOS太赫茲傳感器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化36-57
• 3.1 源極寄生電容分析36-40
• 3.1.1 MOSFET器件結(jié)構(gòu)及電容模型36-38
• 3.1.2 源極寄生電容對MOSFET傳感器性能的的影響38-40
• 3.2 非自對準(zhǔn)MOSFET結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證40-48
• 3.2.1 非自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-43
• 3.2.2 非自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的工藝制備及版圖43-45
• 3.2.3 非自對準(zhǔn)MOSFET探測器性能表征和討論45-48
• 3.3 環(huán)柵MOSFET結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證48-55
• 3.3.1 環(huán)柵MOSFET結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 3.3.2 環(huán)柵MOSFET結(jié)構(gòu)的3D-TCAD模擬50-52
• 3.3.3 環(huán)柵MOSFET探測器性能表征和討論52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-57
• 第四章 片上太赫茲探測器的電路設(shè)計(jì)57-73
• 4.1 前置放大器設(shè)計(jì)57-65
• 4.1.1 放大器設(shè)計(jì)指標(biāo)57-58
• 4.1.2 運(yùn)算放大器基本結(jié)構(gòu)58-60
• 4.1.3 折疊式共源共柵放大器設(shè)計(jì)60-63
• 4.1.4 放大器的仿真與版圖設(shè)計(jì)63-64
• 4.1.5 與套筒式共源共柵放大器比較64-65
• 4.2 片上LDO驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)65-71
• 4.2.1 漏端驅(qū)動(dòng)電流對探測器響應(yīng)的影響65-68
• 4.2.2 LDO結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)68-69
• 4.2.3 驅(qū)動(dòng)電路仿真結(jié)果和討論69-71
• 4.3 本章小結(jié)71-72
• 參考文獻(xiàn)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-74
• 5.1 總結(jié)73
• 5.2 展望73-74
• 碩士期間成果74-75
• 致謝75-76

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張剛;;淺談太赫茲波技術(shù)及其應(yīng)用[J];科技廣場;2007年11期

2 戚祖敏;;太赫茲波在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J];紅外;2008年12期

3 曹鐵嶺;姚建銓;鄭義;;基于法布里-珀羅干涉儀的太赫茲波波長測試方法[J];光學(xué)儀器;2008年02期

4 牧凱軍;張振偉;張存林;;太赫茲科學(xué)與技術(shù)[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào);2009年03期

5 趙國忠;;太赫茲科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2009年03期

6 董慶楠;;淺談太赫茲波的特點(diǎn)及其在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用[J];科協(xié)論壇(下半月);2009年07期

7 魏華;;太赫茲探測技術(shù)發(fā)展與展望[J];紅外技術(shù);2010年04期

8 張希成;;太赫茲射線——新的射線[J];光學(xué)與光電技術(shù);2010年04期

9 岳楨干;;美國倫斯勒理工學(xué)院太赫茲研究中心的遠(yuǎn)距離太赫茲探測技術(shù)研究[J];紅外;2011年05期

10 岳楨干;;太赫茲波遙感技術(shù)簡介[J];紅外;2011年06期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張存林;牧凱軍;;太赫茲波譜與成像[A];第八屆全國光學(xué)前沿問題討論會(huì)論文集[C];2009年

2 張敏;權(quán)潤愛;阮雙琛;梁華偉;蘇紅;;連續(xù)太赫茲波在產(chǎn)品分布檢測中的應(yīng)用[A];2009年全國微波毫米波會(huì)議論文集（下冊）[C];2009年

3 戴厚梅;劉勁松;;空氣中產(chǎn)生太赫茲波過程的研究進(jìn)展[A];第十三屆全國紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集[C];2011年

4 李喜來;徐軍;曹付允;朱桂芳;侯洵;;太赫茲波軍事應(yīng)用研究[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

5 張存林;趙國忠;;太赫茲波的應(yīng)用[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

6 張存林;趙國忠;沈京玲;張巖;;太赫茲波譜與成像[A];第七屆全國光學(xué)前沿問題討論會(huì)論文摘要集[C];2007年

7 范文慧;;太赫茲波譜成像技術(shù)與應(yīng)用[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

8 趙國忠;梁衛(wèi)華;張存林;楊國楨;;太赫茲波傳播特性及成像研究[A];第七屆全國光學(xué)前沿問題討論會(huì)論文摘要集[C];2007年

9 郭瀾濤;牧凱軍;左劍;張振偉;張存林;;爆炸物的太赫茲超寬帶光譜研究[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

10 孟增睿;張偉斌;;太赫茲光譜探測技術(shù)在安全領(lǐng)域的研究進(jìn)展[A];第二屆全國危險(xiǎn)物質(zhì)與安全應(yīng)急技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報(bào)記者 袁志勇;張巖：借太赫茲波“穿墻透視”[N];科技日報(bào);2013年

2 本報(bào)記者　江世亮 邱德青 實(shí)習(xí)生 王禹;太赫茲：又一場“前沿革命”[N];文匯報(bào);2006年

3 記者 任海軍;有設(shè)備會(huì)“透視”可“分辨”爆炸物[N];新華每日電訊;2010年

4 常麗君;太赫茲脈沖可提高砷化鎵電子密度[N];科技日報(bào);2011年

5 本報(bào)記者　 繆琴;神奇“太赫茲”改變你生活[N];成都日報(bào);2006年

6 常麗君;科學(xué)家開發(fā)出石墨烯太赫茲設(shè)備樣機(jī)[N];科技日報(bào);2012年

7 ;英“遠(yuǎn)程透視眼”能看穿衣服,但不看“隱私”[N];新華每日電訊;2008年

8 實(shí)習(xí)記者 唐燾逸;反暴恐利器：國內(nèi)首臺(tái)太赫茲安檢儀發(fā)布[N];中國航空報(bào);2014年

9 劉霞;集成太赫茲收發(fā)器在美問世[N];科技日報(bào);2010年

10 本報(bào)記者 侯鐵中;太赫茲研究的中國高度[N];科技日報(bào);2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王偉濤;新型太赫茲參量源研究[D];山東大學(xué);2015年

2 張彪;太赫茲雷達(dá)成像算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 黃海漩;基于二元光學(xué)矢量理論的太赫茲亞波長功能器件研究[D];深圳大學(xué);2015年

4 李輝;基于連續(xù)太赫茲波檢測人體呼吸運(yùn)動(dòng)的研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2015年

5 茍君;基于氧化釩輻射熱計(jì)的室溫太赫茲探測器研究[D];電子科技大學(xué);2014年

6 賴偉恩;太赫茲時(shí)域光譜與新穎太赫茲薄膜器件的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 陳琦;幾種新型微波無源器件及太赫茲濾波器的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

8 王蓉蓉;大氣水凝物中THz波和紅外波的輻射傳輸特性[D];西安電子科技大學(xué);2015年

9 劉建軍;太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)在轉(zhuǎn)基因物質(zhì)檢測上的識(shí)別方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

10 劉項(xiàng);基于金屬表面等離子激元的太赫茲波段功能器件研究[D];浙江大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬欣然;木材的太赫茲波光譜特性及參數(shù)提取算法研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

2 唐關(guān)琦;大能量納秒太赫茲參量源研究[D];山東大學(xué);2015年

3 李進(jìn);基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的水蒸汽傳輸特性研究[D];西南科技大學(xué);2015年

4 王磊;亞波長金屬微結(jié)構(gòu)對太赫茲波偏振調(diào)制作用的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

5 吳三統(tǒng);基于單片集成二極管技術(shù)的太赫茲倍頻鏈路研究[D];電子科技大學(xué);2014年

6 孫振龍;太赫茲快速成像系統(tǒng)的研究[D];南京大學(xué);2014年

7 樊霖;太赫茲探測器讀出電路設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 謝佳林;基于鉭酸鋰晶體的熱釋電太赫茲探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

9 孫琳琳;太赫茲波段基于HEMT人工微結(jié)構(gòu)的制備與基礎(chǔ)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

10 丁杰;基于表面微結(jié)構(gòu)的太赫茲吸收層研究[D];電子科技大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：CMOS太赫茲探測器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：358780