發(fā)布時(shí)間：2022-09-17 17:23

　　紫外探測(cè)技術(shù)在軍用、民用兩方面都有極為廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái),隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,第三代半導(dǎo)體技術(shù)日臻成熟,GaN基紫外探測(cè)器也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。GaN是直接禁帶半導(dǎo)體,禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗輻照能力強(qiáng)。通過(guò)調(diào)整GaN基三元合金化合物的摻雜元素和組分,其禁帶寬度連續(xù)可調(diào)。GaN材料因此也成為了制備紫外探測(cè)器的理想材料,GaN基紫外探測(cè)器也成為了今年來(lái)研究的熱點(diǎn)方向。GaN基紫外探測(cè)器具有量子效率高、成本低、體積小、抗震性好、抗輻照能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。特別是它極低的帶外響應(yīng)性能,使其在系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)無(wú)需附加濾光片,這也使得GaN基紫外探測(cè)器在綜合性能指標(biāo)上得以超越傳統(tǒng)的光電倍增管、微通道板及紫外增強(qiáng)型CMOS傳感器等紫外探測(cè)器件。紫外焦平面探測(cè)器分為探測(cè)器陣列和讀出電路兩部分。讀出電路主要作用是將紫外探測(cè)器產(chǎn)生的光電流進(jìn)行前置放大,并通過(guò)多路傳輸傳遞至片外。同時(shí),讀出電路還需要能夠?yàn)樘綔y(cè)器提供穩(wěn)定的偏壓,并能夠在片上進(jìn)行噪聲消除。因此,讀出電路的性能將直接影響到紫外焦平面探測(cè)器的性能。在紫外探測(cè)系統(tǒng)中,讀出電路具有極其重要的意義。近年來(lái),紫外探測(cè)器讀出電路的相關(guān)研究成... 

【文章頁(yè)數(shù)】：126 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 紫外探測(cè)技術(shù)概述
        1.2.1 紫外探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
        1.2.2 紫外探測(cè)器種類(lèi)及發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 GaN基紫外探測(cè)器及其研究狀況
    1.3 紫外焦平面探測(cè)器與讀出電路研究現(xiàn)狀
        1.3.1 GaN基紫外焦平面發(fā)展歷程
        1.3.2 讀出電路發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
    1.4 本論文的內(nèi)容安排、研究意義及創(chuàng)新點(diǎn)介紹
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容及研究意義
        1.4.2 本論文的內(nèi)容安排
        1.4.3 創(chuàng)新點(diǎn)介紹
第二章 輸入級(jí)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 紫外探測(cè)器器件模型
        2.1.1 p-i-n紫外探測(cè)器原理
        2.1.2 器件結(jié)構(gòu)及器件性能
        2.1.3 器件簡(jiǎn)化模型
    2.2 典型的讀出電路輸入級(jí)結(jié)構(gòu)及其性能對(duì)比
        2.2.1 自積分結(jié)構(gòu)(SI)
        2.2.2 直接注入結(jié)構(gòu)(DI)
        2.2.3 源跟隨器結(jié)構(gòu)(SFD)
        2.2.4 柵調(diào)制輸入(GMI)
        2.2.5 沖直接注入結(jié)構(gòu)(BDI)
        2.2.6 容反饋跨阻放大器(CTIA)
        2.2.7 共緩沖直接注入結(jié)構(gòu)(SBDI)
        2.2.8 開(kāi)關(guān)電流積分結(jié)構(gòu)(SCI)
        2.2.9 緩沖柵調(diào)制結(jié)構(gòu)(BGMI)
        2.2.10 型讀出電路輸入級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)比及本文方案確定
    2.3 CTIA輸入級(jí)電路設(shè)計(jì)
        2.3.1 CTIA結(jié)構(gòu)注入效率分析
        2.3.2 CTIA電路設(shè)計(jì)
第三章 640×8元讀出電路設(shè)計(jì)
    3.1 電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.1 讀出電路整體架構(gòu)
        3.1.2 相關(guān)雙采樣電路
        3.1.3 列級(jí)緩沖電路
        3.1.4 輸出級(jí)緩沖器設(shè)計(jì)
        3.1.5 行選電路
        3.1.6 列選擇電路
        3.1.7 讀出電路功能仿真
    3.2 讀出電路版圖設(shè)計(jì)
        3.2.1 探測(cè)器倒焊電極
        3.2.2 CTIA輸入級(jí)版圖設(shè)計(jì)
        3.2.3 抗閂鎖設(shè)計(jì)
        3.2.4 讀出電路整體版圖
第四章 焦平面器件測(cè)試及測(cè)試結(jié)果分析
    4.1 紫外焦平面器件參數(shù)測(cè)試方法
        4.1.1 紫外焦平面探測(cè)器測(cè)試系統(tǒng)
        4.1.2 紫外焦平面探測(cè)器性能參數(shù)及測(cè)試方法
        4.1.3 MTF測(cè)試方法及測(cè)試結(jié)果
    4.2 紫外焦平面器件測(cè)試結(jié)果及分析
        4.2.1 電學(xué)參數(shù)測(cè)量結(jié)果
        4.2.2 紫外焦平面探測(cè)器光譜響應(yīng)及帶外光譜抑制
        4.2.3 外量子效率分析
        4.2.4 線性度及噪聲性能分析
第五章 讀出電路抗輻照性能研究
    5.1 電離總劑量輻照
        5.1.1 抗輻照加固設(shè)計(jì)
        5.1.2 電離總劑量輻照實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    5.2 單粒子輻照
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]紅外焦平面陣列CMOS讀出電路研究[D]. 劉成康.重慶大學(xué) 2001

碩士論文
[1]GaN基p-i-n紫外探測(cè)器性能研究[D]. 韓孟序.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3679641