论文摘要
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。
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