發(fā)布時間：2022-02-15 18:01

　　隨著粒子探測器在高能物理、核醫(yī)學(xué)和礦物分析等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,新型粒子探測器的研究越來越受到重視,而這些探測器輸出的微弱信號需要經(jīng)過放大、整形后才能被下一級電路處理,因此電荷靈敏前置放大器在探測器讀出電路中起重要作用。作為讀出電路的前端,電荷靈敏前放的性能直接影響讀出電路的性能,其噪聲決定了芯片能處理的最小輸入電荷。因此,深入研究電荷靈敏前放提高其性能對于讀出電路至關(guān)重要。本文的主要研究內(nèi)容是設(shè)計TopMetal2_像素探測器芯片中的電荷靈敏前放。TopMetal2_利用IC制造工藝中的頂層金屬作為電子收集極,其單個像素的面積為83.2um×83.2um,陣列大小為72x72,能實現(xiàn)電子的二維空間測量,且TopMetal2_芯片空間分辨率高,可以與碲鋅鎘晶體結(jié)合作為碲鋅鎘探測器,應(yīng)用于CT成像、離子束流測量等領(lǐng)域,并能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測量。TopMetal2_芯片是以實現(xiàn)單電子探測為最終目標(biāo)的探測芯片,其等效噪聲電荷的設(shè)計指標(biāo)為30e,這對電荷靈敏前放的設(shè)計提出了很高的要求。TopMetal2-芯片采用了x-fa... 

【文章來源】：華中師范大學(xué)湖北省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４二維擬合圖像??ＴｏｐＭｅｔａｌ２＿蒼片是ＰＬＡＣ實驗室自主設(shè)計的第二款像素探測器芯片，相比較??ＴｏＭｅｔａｌ芯片，冰＾３１２＿芯片的空間分辨率更高，它的像素個數(shù)為７２ｘ７２，而??

碩去學(xué)位論文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??版圖面積為６４ｕｍ＊３０ｕｍ，用于收集電荷的頂層金屬面積為１５ｕｍ＊１５ｕｍ，覆ＳＡ模塊的上方。在Ｐｉｘｅｌ的版圖設(shè)計中，同一層金屬盡量走同一個方向，不屬交叉走線（如ＭＥＴ１用于水平布線，ＭＥＴ２用于垂直布線）；盡可能的將電的寬些，并且用不同層金屬的來布電源線（如電源線寬度為２ｕｍ，用ＭＥＴ＇］４?—起布線）；在布線過程中，要注意處理敏感的信號線（如復(fù)位管的輸入輸線），可Ｗ增加屏蔽線或者將敏感信號線與其他信號線拉開較大的距離。??ｏｐＭｅｔａｌ２＿芯片的整體版圖如圖４．７所示，包括了?７２＊７２的Ｐｉｘｅｌ?Ａｒｒａｙ、３個化ＡＣ、掃描模塊、開關(guān)陣列模塊、各個子模塊的偏置模塊和Ｉ／Ｏ單元，整個巧寸是?８０００ｕｍｘ９０００ｕｍ。??

單個Pixel的模擬讀出

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Investigation of GEM-Micromegas detector on X-ray beam of synchrotron radiation[J]. 張余煉,祁輝榮,胡碧濤,范勝男,王波,劉梅,張建,劉榮光,常廣才,劉鵬,歐陽群,陳元柏,伊福廷.  Chinese Physics C. 2014(04)
[2]基于曲率補(bǔ)償?shù)母呔然鶞?zhǔn)電流源的設(shè)計[J]. 張亮,張國俊.  微電子學(xué)與計算機(jī). 2014(01)
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[8]低噪聲CMOS電荷靈敏前放的ASIC設(shè)計[J]. 鄧智,程建平,劉以農(nóng),康克軍.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2005(06)
[9]新型半導(dǎo)體探測器發(fā)展和應(yīng)用[J]. 孟祥承.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2004(01)
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碩士論文
[1]一種用于MicroMegas探測器的電荷靈敏前置放大器設(shè)計[D]. 許波.湖南大學(xué) 2013
[2]一種應(yīng)用于CZT像素陣列的核輻射探測器讀出電路的研究[D]. 劉鳳琳.重慶大學(xué) 2012
[3]低噪聲放大器的設(shè)計及其穩(wěn)定性的研究[D]. 孫偉程.西安電子科技大學(xué) 2012
[4]不同狀態(tài)下CMOS管的1/f噪聲對低噪聲CSA的影響[D]. 李衍存.清華大學(xué) 2009
[5]GPS系統(tǒng)芯片的后端設(shè)計與驗證[D]. 張文娟.西安電子科技大學(xué) 2009
[6]低噪聲CMOS運(yùn)算放大器的研究與設(shè)計[D]. 詹昶.華中科技大學(xué) 2007



本文編號：3627078