高灵敏度的量子效应探测器的建模和微光探测

针对新型量子点-量子阱光电探测器在不同的辐照功率和器件偏压下的电特性测试,采用曲线拟合的方法,得到不同辐照光功率下的I-V、C-V之间的函数关系,应用Verilog-A语言建立等效电路模型,然后利用电路模拟软件进行验证,为读出电路的设计提供准确的便于和读出电路一起模拟仿真的探测器模型。针对这种探测器低温下具有的暗电流小、灵敏度高、光电转换效率高等优点,设计了电容反馈互阻放大器(CTIA)和相关双采样(CDS)结构的读出电路。芯片集成后和2×8阵列的量子效应探测器封装在陶瓷基板上,低温下(77 K)采用633 nm He-Ne激光聚焦照射探测器,测试得到探测器的微光响应电压。实验结果表明,当器件在50 pW光功率、29.3μs的积分时间、偏压约-3.1 V时,读出电路与探测器对接后12个像元有响应电压;增大光功率至500 pW时,16个像元都有响应;读出电路与探测器对接后平均响应电压为18 mV,平均电压响应率达到3.6×107 V/W。     

GaAs/InGaAs量子点探测器件微光读出研究

GaAs/InGaAs量子点光电探测器,在633 nm激光辐射3.5 nW条件下,器件偏压-1.4 V时,测得响应电流8.9×10-9A,电流响应率达到2.54 A/W,量子注入效率超过90%。基于GaAs/InGaAs量子点光电探测器的高量子注入效率、高灵敏度等特点,采用具有稳定的电压偏置,高注入效率和低噪声特点的CTIA(电容互阻跨导放大器)作为列放大器读出结构,输出部分采用相关双采样(CDS)结构去除系统和背景噪声。实验结果表明,在3.5 nW的微光辐射下,器件偏压为-2.5 V时,50μm×50μm像素探测器与读出电路互联后有7.14×107V/W的电压响应率。     

微光CMOS图像传感器读出电路研究

高性能的信号读出电路是微光CMOS图像传感器的重要组成部分,如何降低读出电路噪声,提高读出电路输出信号的信噪比成为读出电路设计的重点。本文设计了一种高增益低噪声的电容反馈跨阻放大器CTIA（Capacitive Trans impedanceAmplifier）与相关双采样电路CDS （Correlated Double Sampling）相结合的微光探测器读出电路。在CTIA电路中,采用T网络电容实现fF级的积分电容,并通过增益开关控制,来达到对微弱光信号的高增益低噪声读出。采用CSMC公司的0.5μm标准CMOS工艺库对电路进行流片,测试结果表明：在光电流信号为20~300 pA范围内,积分时间为20μs,该电路功能良好,信噪比（SNR）达到10,能应用于微光CMOS图像传感器。     

高灵敏度量子点-量子阱光电探测器的大动态范围读出设计

针对高灵敏度量子点-量子阱光电器件宽动态的光电响应特性,进行大的动态范围读出设计,对比分析了不同积分电容的CTIA读出结构的测试结果,设计一款低噪声增益自动可调放大器的读出结构,使输出动态范围扩展了26dB,,获得较好的读出信噪比.     

一种能探测微光的硅光敏器件

本文详细介绍了一种灵敏度很高的硅的微光探测器件.这种光电探测器是利用我们提出的注入光敏器件原理制成的.它的灵敏度高达10-10~2mA/Lx,峰值波长(λ_p=870nm)处的探测率为 2.5 × 10~(12)W~(-1).     

一种低噪声的光电二极管阵列接口电路的设计

由于光电二极管阵列的暗电流以及后续处理电路的噪声对其信号输出有很大影响,所以设计了一种低噪声的光电二极管阵列接口电路.接口电路将感光二极管阵列和补偿二极管阵列输出的信号经过积分放大处理后再进行差动放大,降低瞬态干扰和暗电流噪声对输出信号的影响.对视频信号和无信号状态分别进行采样和保持,同时触发多次模数转换信号,以利于数据采集和降噪处理.测试结果表明,以上措施有效降低了光电二极管阵列输出信号的噪声.     

红外焦平面阵列CMOS读出电路参数的计算机辅助测试系统

读出电路是红外焦平面器件研究的关键技术之一,本文研制出一种用于CMOS读出电路参数测试的计算机辅助测试系统.该系统可靠、精度高,有完整的软硬件环境,以适应各种读出电路的测试.     

太赫兹量子阱探测器的暗电流抑制电路研究

主要研究了太赫兹量子阱探测器读出电路中的暗电流抑制模块。首先从理论上分析了太赫兹量子阱探测器产生暗电流和光电流的原理。由于太赫兹量子阱探测器中电子输运行为非常复杂,难以通过理论推导建立精确等效电路模型的解析表达式。通过对太赫兹量子阱探测器的电流电压实验数据进行拟合,提出压控电流源等效电路模型。利用此模型设计读出电路信号源及暗电流抑制模块,结合读出电路进行仿真验证电路模型的准确性。发现与传统暗电流抑制电路相比,压控电流源电路模型能够在器件工作偏压变化时对其暗电流进行精确抑制,提高读出电路性能,因此更适合作为太赫兹量子阱探测器读出电路的暗电流抑制模块。     

基于小波变换的EMCCD微光图像融合算法

由于增益水平的不同,电子倍增电荷耦合器件图像所显现的图像内容不同,且图像动态范围极窄、对比度低、图像整体偏暗或模糊发白。为了提高微光图像动态范围及对比度,采用将不同增益水平的微光图像进行融合的算法,即先获取两组同场景但增益不同的微光图像,再对小波分解后的微光图像选择不同的融合规则,最后通过小波变换实现图像融合,得到了高质量的融合图像,并取得了融合图像的信息熵、标准差、平均梯度等性能指标数据。结果表明,该融合算法能使得融合后的图像同时包含低亮度景物和高亮度景物,达到了增大微光图像的动态范围及对比度的目的,有效改善了微光图像的质量。     

石墨烯与典型光导型光电探测器读出电路的对比研究

石墨烯光电探测器具有兼容性好和宽波段响应等优势,其读出电路可类似于微测辐射热计等传统探测器.然而,石墨烯光电探测器一般属于光子型,其响应度、功耗和积分时间等具有显著差异.针对纯石墨烯、石墨烯-硫化铅异质结、硫化铅和典型微测辐射热计4种探测器,结合实测器件参数,进行读出电路的对比研究.仿真结果表明:由于其较高的响应度,实...     

基于带隙影响的量子阱红外探测器带宽的研究

量子阱红外探测器(QWIP)受到压强、掺杂浓度、温度等多种因素的影响,主要从温度对带隙影响方面进行了研究.以QWIP中的能级公式和能级间的电子跃迁为基础,首先通过GaAs和AlGaAs两种材料的带隙与温度的关系式,得到ΔEg随温度的变化情况;接着利用吸收波长的公式计算出三种跃迁下的吸收波长与温度的关系;最后结合光电流谱...     

Inhomogeneous broadening of the ground electron level in a quantum dot array

The connection between the size and shape distribution of quantum dots (QDs) and the density of electron states is analyzed. It is shown that, in an array of nonidentical QDs, the density of states in the vicinity of the ground level takes the form of an asymmetric peak whose shape and position are determined by the statistical parameters of the array (equilibrium radius, as well as variance and asymmetry of the size distribution of the QDs). General relationships between these parameters and the shape of the peak are determined.     

光纤CATV系统光电接收器的研究

综合考虑高速光电探测器的频率特性以及宽带功率放大和匹配,并采用直接管芯贴装技术的高度集成封装的陶瓷基片厚膜电路以及国际标准化模块式结构,使研制的光电接收器带宽可达860MHz,频响平坦度达0.75dB,增益达11dB,具有较高的热稳定性。     

A new quantum effect model for practical device simulation

An increase in the complexity of VLSI design, especially in process integration, is leading to increased demands for technology CAD (TCAD). The quantum mechanical (QM) effect becomes very important with an increase in the channel impurity concentration. Several models for the QM effect have been proposed. However, it has been reported that these models had some problems. In this paper, a new QM model for a conventional device simulator is proposed. Applications of this model to NMOS and PMOS including the buried-channel are examined     

相控阵的两级子阵级加权方法研究

研究相控阵雷达的两级子阵级加权方法.其中第1级子阵级加权用于抑制差波束旁瓣,与Bayliss加权相比,降低了硬件成本与复杂度.第2级子阵级加权用于对和、差波束进行自适应干扰抑制.给出基于修正导向向量的方法,可有效抑制自适应方向图的旁瓣;且具有实现简单的优点,与基于预处理的方法相比有效降低了运算代价.采用修正导向向量与最优波束形成器的结合方法,提高了旁瓣抑制的灵活性;可在较好抑制旁瓣的同时,得到与最优波束形成器非常接近的SINR.仿真结果证明了所提出方法的有效性.     

Test results on an MNOS memory array

The NCR 2050 MNOS memory chip, developed under Air Force contract for frequency-preset applications in communications equipment, has been tested and evaluated. Results on retentivity, writing characteristics, pattern sensitivity, and endurance are presented.     

Improving resolution for array processing by new array geometry andspatial filter

A new array processing method based on a new array geometry and a spatial filter to improve the resolution is presented. The array aperture can be increased by the new array geometry. The spatial frequency aliasing can be removed and the effective signal-to-noise (SNR) can be raised by the spatial filter. Simulation results are presented to illustrate that the performance obtained by the new method is much better than that obtained by the existing methods     

Nonlinear transformations for high level regular array ASIC synthesis

In this paper a new and efficient method is presented for optimizing the mapping ofnonuniform recurrence equations on regular array architectures. The method is based on applyingnonlinear transformations on theindices of the recurrence equations by reindexing groups of operations based on a chosen group communication scheme. The main result of this paper is that the presented method provides a means to map real life high throughput algorithms onto ASIC regular array architectures under real constraints.     

应用于24GHz物位雷达的微带阵列天线设计

为了提高24 GHz物位雷达系统的精度和抗干扰能力,设计并制作了一款高增益、低副瓣、易集成的微带阵列天线。为了抑制天线的副瓣电平,该天线各阵元间的电流采用同相不等幅分布设计;同时,采用两种不同馈线的单元和串并联混合馈电网络,降低了馈电网络的设计难度。实测结果表明,该阵列天线的带宽为690 MHz(23.77~24.46 GHz),最大增益达到20.1 dBi,E面和H面的副瓣电平分别为-20.7 dB和-19.3 dB。该阵列天线结构紧凑、可靠性高,可用于24 GHz物位雷达系统。