一种改进型天文应用低噪声红外探测器读出电路结构设计

发布时间：2025-05-05 04:26

　　 在短波红外天文探测应用中,背景辐射极低、信号电流极小,每秒仅产生几个光电子,为了实现较高的信噪比,探测器应具有极低的噪声。在目前国际主流天文应用红外读出电路源随器（SFD）结构的基础上,提出了一种改进型读出电路输入级结构设计,即行共用模块的单位增益缓冲器（UB）结构,在电路仿真中,实现了输入级等效输入噪声小于1e^-,线性度为0.994。

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【部分图文】：

图２ＳＦＤ结构等效输入噪声模型采用的工艺设计

图２ＳＦＤ结构等效输入噪声模型采用ＧｌｏｂａｌＦｏｕｎｄｒｉｅｓ的０．１８μｍＩＣ工艺设计了如图１（ｃ）所示的单元电路结构，Ｗ＝５μｍ，Ｌ＝５μｍ，取Ｋ＝１０－２８Ｖ２·Ｆ，Ｃｏｘ＝５．３８×１０－３Ｆ·ｍ２，根据仿真结果得到的ｇｍ１、ｇｍ２，代入计算得到ｆｃ≈２ｋＨｚ。在天文探....

图３ＳＦＤ结构单元版图改进型单位增益缓冲器单元结构

间跨导。一般情况下，源随器在未消除体效应的影响时，增益约为０．７～０．８，并且会带来非线性，在应用过程中是难以接受的，故必须消除。图３所示为ＳＦＤ结构的单元电路版图结构，像元中心距为１５μｍ，在版图设计过程中，消除体效应需在ＤＲＣ规则内，将ＰＭＯＳ管衬底所在的Ｎ阱与其源连接，单独....

图４单位增益缓冲器型单元结构

图４单位增益缓冲器型单元结构图５ＵＢ结构等效噪声模型当仅考虑１／ｆ噪声时，需增加器件面积和输入管的ｇｍ１，新结构在不需要连接衬底与源的情况下，单元输入管Ｍ１的沟道宽、长分别为Ｗ＝１０μｍ、Ｌ＝９μｍ，进一步增大了器件的面积，且除Ｍ２外其余器件在单元外部，器件版图面积不受限制。ＵＢ....

图６ＵＢ结构单元版图

０．００１ＫＣｏｘｆ１（ＷＬ）１＋ｇ２ｍ２（ＷＬ）２ｇ２ｍ１＋［ｇ２ｍ３（ＷＬ）３·ｇ２ｍ１］·ｄｆ＝２．６×１０－１２（ｌｎ１０００－ｌｎ０．００１）＝３．９５２×１０－１１Ｖ２（１１）其中，ｇｍ由仿真结果得到：Ｖｎ，ｉｎＵＢ＝６．２８６μＶ（１２）与式（６）对比，ＵＢ结构的噪....

本文编号：4043112