發(fā)布時間：2022-09-17 17:23

　　紫外探測技術在軍用、民用兩方面都有極為廣闊的應用前景。近年來,隨著半導體技術的飛速發(fā)展,第三代半導體技術日臻成熟,GaN基紫外探測器也得到了越來越多的關注。GaN是直接禁帶半導體,禁帶寬度大、熱導率高、化學穩(wěn)定性好、抗輻照能力強。通過調(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器的理想材料,GaN基紫外探測器也成為了今年來研究的熱點方向。GaN基紫外探測器具有量子效率高、成本低、體積小、抗震性好、抗輻照能力強等諸多優(yōu)點。特別是它極低的帶外響應性能,使其在系統(tǒng)應用時無需附加濾光片,這也使得GaN基紫外探測器在綜合性能指標上得以超越傳統(tǒng)的光電倍增管、微通道板及紫外增強型CMOS傳感器等紫外探測器件。紫外焦平面探測器分為探測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器產(chǎn)生的光電流進行前置放大,并通過多路傳輸傳遞至片外。同時,讀出電路還需要能夠為探測器提供穩(wěn)定的偏壓,并能夠在片上進行噪聲消除。因此,讀出電路的性能將直接影響到紫外焦平面探測器的性能。在紫外探測系統(tǒng)中,讀出電路具有極其重要的意義。近年來,紫外探測器讀出電路的相關研究成... 

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 紫外探測技術概述
        1.2.1 紫外探測技術的應用
        1.2.2 紫外探測器種類及發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 GaN基紫外探測器及其研究狀況
    1.3 紫外焦平面探測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
    1.4 本論文的內(nèi)容安排、研究意義及創(chuàng)新點介紹
        1.4.1 研究內(nèi)容及研究意義
        1.4.2 本論文的內(nèi)容安排
        1.4.3 創(chuàng)新點介紹
第二章 輸入級電路結(jié)構(gòu)設計
    2.1 紫外探測器器件模型
        2.1.1 p-i-n紫外探測器原理
        2.1.2 器件結(jié)構(gòu)及器件性能
        2.1.3 器件簡化模型
    2.2 典型的讀出電路輸入級結(jié)構(gòu)及其性能對比
        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 開關電流積分結(jié)構(gòu)(SCI)
        2.2.9 緩沖柵調(diào)制結(jié)構(gòu)(BGMI)
        2.2.10 型讀出電路輸入級結(jié)構(gòu)對比及本文方案確定
    2.3 CTIA輸入級電路設計
        2.3.1 CTIA結(jié)構(gòu)注入效率分析
        2.3.2 CTIA電路設計
第三章 640×8元讀出電路設計
    3.1 電路結(jié)構(gòu)設計
        3.1.1 讀出電路整體架構(gòu)
        3.1.2 相關雙采樣電路
        3.1.3 列級緩沖電路
        3.1.4 輸出級緩沖器設計
        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 讀出電路版圖設計
        3.2.1 探測器倒焊電極
        3.2.2 CTIA輸入級版圖設計
        3.2.3 抗閂鎖設計
        3.2.4 讀出電路整體版圖
第四章 焦平面器件測試及測試結(jié)果分析
    4.1 紫外焦平面器件參數(shù)測試方法
        4.1.1 紫外焦平面探測器測試系統(tǒng)
        4.1.2 紫外焦平面探測器性能參數(shù)及測試方法
        4.1.3 MTF測試方法及測試結(jié)果
    4.2 紫外焦平面器件測試結(jié)果及分析
        4.2.1 電學參數(shù)測量結(jié)果
        4.2.2 紫外焦平面探測器光譜響應及帶外光譜抑制
        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 抗輻照加固設計
        5.1.2 電離總劑量輻照實驗及結(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
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于標準CMOS工藝的UV/blue光電探測器[J]. 董威鋒,謝生,毛陸虹,廖建文,朱長舉,喬靜.  光子學報. 2017(09)
[2]星載多譜段雙視場紫外大氣探測儀[J]. 薛慶生.  光學精密工程. 2016(09)
[3]微弱日盲紫外電暈自動實時檢測方法[J]. 周影,婁洪偉,周躍,畢琳,張鑫磊.  中國光學. 2015(06)
[4]海面溢油紫外推掃相機航空遙感監(jiān)測校飛結(jié)果分析[J]. 尹達一,周青,黃小仙,張燕,李向陽.  海洋科學進展. 2014(02)
[5]283nm背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探測器[J]. 王曉勇,種明,趙德剛,蘇艷梅.  紅外與激光工程. 2013(04)
[6]一種便攜式電暈檢測紫外相機的設計[J]. 葉柏松,袁永剛,王繼強,林子棋,李向陽.  紅外. 2013(04)
[7]航天電子元器件抗輻照加固工藝[J]. 孫慧,徐抒巖,孫守紅,張偉.  電子工藝技術. 2013(01)
[8]GaN基紫外探測器發(fā)展概況[J]. 劉萬金,胡小燕,喻松林.  激光與紅外. 2012(11)
[9]紫外探測器的輻射定標及標準傳遞[J]. 陳健,王偉國,高慧斌,劉廷霞,吉桐伯,于洪君.  中國光學. 2012(04)
[10]空間輻射環(huán)境誘發(fā)航天器故障或異常分析[J]. 薛玉雄,楊生勝,把得東,安恒,柳青,石紅,曹洲.  真空與低溫. 2012(02)

博士論文
[1]新結(jié)構(gòu)GaN基p-i-n型紫外探測器及其光電特性研究[D]. 高博.西安電子科技大學 2011
[2]紅外焦平面陣列CMOS讀出電路研究[D]. 劉成康.重慶大學 2001

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



本文編號：3679641