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非制冷红外传感器的读出电路研究

作 者: 黄朝
导 师: 余岳辉
学 校: 华中科技大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: 红外传感器 灵敏度 读出电路 CMOS 后工艺
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 62次
引 用: 0次
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内容摘要


非制冷红外传感器是红外热成像领域中的研究热点,在商业、军事、民事等领域有着广泛的应用。其中,二极管型非制冷红外传感器是一种以PN结温度敏感单元,易与标准CMOS工艺兼容的红外传感器。红外传感器经标准CMOS工艺流片完成先期控制电路部分之后,还需要经过干法刻蚀和TMAH湿法腐蚀来完成结构制作,实现二极管型像元悬空结构的释放。本文在研究二极管型红外传感器制作工艺的同时,设计了一种小面积像元串联的结构。通过改变二极管型红外传感器的象元结构,在相等面积内串联多个小P+/N阱单元,提高了传感器感受外界红外辐射的灵敏度。利用仿真和实验证明了该结构的设计能够很好地提高红外传感器的输出信号强度和灵敏度,有效地解决了红外传感器输出信号非常微弱的问题,满足了实际测试的需要。同时设计了一种利用MOS晶体管进一步放大输出信号的电路。由于红外传感器的输出信号电压较小,必须设计读出电路来读取信号。本文针对红外传感器的信号特点,设计了一种包括恒流源、放大、滤波等模块的读出电路。利用仿真和实验,测得了红外传感器在热源下的输出信号。同时,利用FPGA开发板和ADC芯片搭建了红外传感器的数据采集系统。研究红外传感器的制作工艺和读出电路为红外传感器焦平面的设计提供了基础,对红外成像技术的研究必能起到促进作用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
1 引言  7-17
  1.1 MEMS 技术概述  7-10
  1.2 红外传感器的研究进展  10-15
  1.3 论文的研究内容与主要工作  15-17
2 非制冷红外传感器的灵敏度提高设计  17-34
  2.1 非制冷红外传感器性能结构及输出特性设计  17-21
  2.2 非制冷红外传感器电压特性的计算与仿真  21-30
  2.3 测试结果  30-33
  2.4 本章小结  33-34
3 非制冷红外传感器的输出电路设计  34-54
  3.1 非制冷红外传感器的读出电路设计  34-41
  3.2 基于FPGA 的红外传感器数据采集系统  41-53
  3.3 本章小结  53-54
4 非制冷红外传感器的工艺实验  54-62
  4.1 红外传感器CMOS 后工艺介绍  54-55
  4.2 红外传感器CMOS 后工艺制作实验  55-60
  4.3 本章小结  60-62
5 结论与展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表的论文目录  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
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