红外探测器低频噪声测量及应用研究

摘要

红外探测器是红外探测系统中的核心元件，输出信号(电压或电流)所包含的噪声对探测器的探测率和灵敏度有着直接影响，因此降低噪声可以提高红外探测器的性能。低频噪声不仅影响红外探测器的性能，而且通过对其分析可以评估器件的质量和可靠性，诊断器件的缺陷，因此对红外探测器低频噪声的研究具有重要意义。目前，国内红外探测器低频噪声的研究刚刚起步，测量方法复杂，研究目的单一(主要是为了降噪)。为了深入研究红外探测器低频噪声，本文建立了红外探测器低频噪声物理模型及噪声测试分析系统，并在红外探测器噪声实际测量和分析基础上，提出了了红外探测器缺陷和可靠性的低频噪声表征方法。
　　 本文从1/f噪声基本特征、欧姆定律和基本物理量(电阻、电流和电压)表达式出发推导了红外探测器的1/f噪声和g-r噪声物理模型。在分析红外探测器低频噪声基础上，制定了噪声测量方案。根据测量方案，研制了红外探测器噪声测试分析系统(包括硬件电路和噪声测试分析软件)，并给出了具体的测量方法。将研制的系统用于研究红外探测器低频噪声的主要产生机理、偏压特性、温度特性。通过理论计算与实际测量结果对比，验证了模型的正确性。最后，以通过验证的噪声物理模型为基础，建立了红外探测器缺陷和可靠性的噪声表征模型，提取了缺陷的特征参数，包括表面缺陷密度、深能级杂质激活能、简并因子和载流子俘获截面等。
　　 本文所完成的红外探测器噪声研究工作为红外探测器的可靠性筛选提供新的方法，可以指导工艺设计，为阵列式红外探测器噪声研究奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究状况和主要问题

1.2.1 研究现现状

1.2.2 主要问题

1.3 论文结构

第二章 红外探测器低频噪声理论

2.1 经典噪声理论

2.1.11/f噪声理论

2.1.2 g-r噪声理论

2.1.3 热噪声

2.2 红外探测器低频噪声产生机理

2.2.11/f噪声产生机理

2.2.2 g-r噪声产生机理

2.3 红外探测器低频噪声物理模型

2.3.11/f噪声物理模型

2.3.2 g-r噪声物理模型

2.4 小结

第三章 红外探测器的低频噪声测量

3.1 红外探测器噪声测量方案

3.2 红外探测器低频噪声测量系统

3.2.1 红外探测器噪声测量系统组成

3.2.2 噪声测量硬件系统

3.2.3 噪声测量虚拟仪器软件设计

3.2.4 噪声测试分析软件实现

3.2.5 红外探测器噪声测试分析虚拟仪器的功能

3.3 红外探测器噪声测量方法

3.4 测量结果

3.5 小结

第四章 红外探测器低频噪声特性及应用研究

4.1 红外探测器低频噪声特性研究

4.1.1 红外探测器低频噪声特性

4.1.2 噪声特性分析讨论

4.2 低频噪声物理模型验证

4.3 低频噪声用于红外探测器缺陷表征

4.3.11/f噪声表征红外探测器的表面缺陷

4.2.2 g-r噪声表征深能级缺陷

4.4 低频噪声用于红外探测器可靠性表征

4.3.1 红外探测器的失效模式和机理

4.4.2 红外探测器可靠性的低频噪声表征模型

4.4.3 红外探测器可靠性的低频噪声表征参量

4.5 小结

第五章 总结

5.1 主要研究工作及结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间成果