红外焦平面

摘要： 红外焦平面阵列由于受到制造工艺等的影响,常常会出现盲元,过往通常使用的单波段盲元补偿算法对大盲元簇及位于边缘位置的盲元补偿效果不尽如人意,随着双波段热像的逐渐兴起,本文提出了一种基于双波段信息的盲元补偿算法,该算法结合了两个波段的信息,通过对盲元位置的分类,根据两个波段盲元邻域信息的相似性,使用不同的策略对图像中的盲元进行补偿,能够较为有效地对图像中的大盲元簇及位于边缘的盲元进行补偿。

摘要： 高温工作探测器是第三代红外焦平面发展的重要方向之一。带间级联探测器结合了势垒结构与多级吸收区结构的特点,通过多量子阱弛豫和隧穿实现光生载流子单方向输运,可以有效降低来自PN结耗尽区的产生-复合暗电流;利用多级短吸收区结构,在扩散长度很短的情况下仍然可以有效地收集光生载流子,从而可以提高探测器在高工作温度下的探测性能。本文主要介绍了作者在带间级联红外光电器件方面的研究进展,包括高工作温度带间级联探测器、高带宽带间级联探测器以及带间级联发光器件等。

摘要： 在红外焦平面阵列系统成像过程中,读出电路作为重要组成部分,其噪声大小以及信号处理能力决定了系统成像的质量。文中针对红外焦平面阵列设计了一种具有高线性度、低噪声的读出电路模拟通路结构,该结构主要包括像素单元、电平移位器和相关双采样电路,可以有效抑制电路中存在的FPN噪声。为了验证电路的性能,采用CSMC 0.18μm 3.3 V工艺进行验证,仿真结果表明,输入电流在60~500 pA范围内变化时,电路的线性度为0.9994;在输入电流为500 pA时,电路输出噪声为150μV,动态范围为79 dB。

摘要： 在以红外焦平面为核心的红外成像系统中,微扫描器件可以有效提高整个系统的空间分辨率。针对微扫描器件的检测,本文提出了一种基于图像处理的测量与校准方法,并搭建了一套检测系统用于对微扫描器件进行检测与校准。以某型微扫描器件为测试对象,实验结果表明本文所提方法在测量精度、重复精度以及不确定度方面均达到了良好的效果,可以为微扫描器件的设计、生产提供基础支撑。

摘要： 非制冷红外焦平面读出电路具有低功耗、高分辨率等特点,并且具有电路结构简单、低功耗、高清晰度的电路芯片,其主要用于红外成像设备。基于TSMC 0.18μm工艺,研究并设计了一种384×288像元阵列非制冷红外焦平面读出电路,包含非均匀消除模块、像元电路模块和电容反馈互导放大器(CTIA)。对电路进行仿真,结果显示积分电压具有较好的线性和放大效果。

摘要： 随着大规模线列探测器不断实现空间应用,具有大范围、高分辨率红外扫描探测与 目标捕获能力的超长线列拼接探测器的应用需求变得越来越广泛.超长线列碲镉汞红外探测器组件的阵列规模及几何尺寸较大,导致探测器冷头结构的低温热失配问题被放大.为获得满足低温可靠性及严苛成像需求的冷头结构,开展了相关冷头结构设计优化方法研究以及获取实物的试验验证工作,并通过试验验证工作证明本研究采用的结构设计优化方法适用于复杂的大尺寸冷头结构设计.

摘要： 针对探测器响应的非线性以及探测器响应随时间偏移两大问题,提出了一种新型实时两点非均匀性校正法.该方法可弥补两点校正法无法在线实时校正的不足,且抑制了工作环境的剧烈变化对探测器非均匀性的影响.本文以气动热环境下的红外焦平面探测系统为研究对象,对新型实时两点非均匀性校正法的校正过程进行具体的仿真计算和理论论证.结果表明:本文方法在理论上基本满足实际非均匀性校正情况,可适用于复杂多变的探测器工作环境.

摘要： 为适应第三代红外探测器的需求,提出一种大阵列低功耗的1280×1024红外读出电路设计方案.在分析各模块实现的基础上,重点设计了超大阵列像素单元的低功耗读出实现和阵列工作时序,提高了输出缓冲器对外部系统的驱动能力,并实现了边积分边读出以及多路输出功能.在温度80 K、时钟频率5 MHz的工作条件下,对像素阵列窗口进行了四路、八路读出仿真以及线性度仿真,输出帧频可以达到60 Hz,输出摆幅为1.6～4.8 V,最大功耗小于450 mW,线性度为97.76％.

摘要： 空间红外相机为提高成像质量,采用脉冲管制冷机对大面阵红外探测器进行制冷和杜瓦封装,形成杜瓦组件,使探测器工作在深低温环境下.冷指与热端之间仅靠脉冲管的薄壁结构连接,径向支撑刚度偏低,无法承受卫星发射阶段的振动,需对冷指增加支撑结构;但为提高制冷效率,又需要尽量增大连接探测器的冷指与制冷机热端之间的结构热阻,以减少结构间漏热.传统的方案是在冷指与热端之间增加金属支撑柱,但该结构会带来附加的漏热,且因为连接刚度较大,会由于装配及加工误差在脉冲管焊缝处产生较大的结构应力,影响组件性能.提出一种基于玻璃纤维束的冷指支撑结构,利用玻璃纤维束的高抗拉刚度及低抗弯刚度提高冷指径向支撑刚度的同时减小其在轴向上的结构应力;同时,玻璃纤维束的超低导热系数和小截面面积可以极大的提高结构热阻,显著减小附加漏热.与传统方案相比,玻璃纤维束支撑加强结构在提高冷指支撑刚度同时,将冷指与热端之间的结构热阻增大为原来的3 730倍,解决了冷指支撑加强结构既要求抗振性能好、又要求漏热小的难题,可适用于各种类型的大面阵红外探测器的杜瓦冷指支撑结构.

摘要： 本文报道了上海技术物理研究所蹄镉汞和InAs/GaSb二类超晶格分子束外延研究进展和应用情况。为了满足大规模HgCdTe红外焦平面探测器在高可靠性、低成本、均匀性和器件一致性的需要，发展包括Si, GaAs等大面积替代衬底上的分了束外延技术显得尤为重要。通过晶格过渡、衬底选择晶向外延、多步热退火的方法，大面积替代衬底上的蹄福汞分了束外延材料的位错密度得到了抑制，晶体质量、表面缺陷和组份均匀性的得以改善。

摘要： 提出了一种320×256红外焦平面阵列读出电路的原理及电路设计，采用直接注入的单元电路，在给定的单元面积内可以获得较大的积分电容。相关的320×256阵列的读出电路已经在0.5μm双层多晶三层铝N阱工艺线上实现，整体芯片的面积为9.0mm×11.2mm。实测结果表明芯片在常温和低温77K时都工作正常，工作频率大于5MHz，整电路的功耗为48mW左右，动态范围是75dB，噪声电压为0.5mV。

摘要： 为了保证扫描型探测器的优良性能,快速有效的非均匀性校正一直是一个重要研究课题。本文在分析红外焦平面阵列非均匀性校正现行的神经网络和恒定统计算法的基础上,针对这两种算法需要多帧红外图像才能进行校正的特点,提出了两种改进算法。该算法能够在单帧情况下有效的弱化条纹噪声,降低红外图像非均匀性，仿真实验结果验证了其有效性。

摘要： 在反弹道导弹武器系统中,动能拦截器是目前最成功的技术.国外动能拦截器普遍采用了以红外焦平面探测器为核心的红外导引头.本文从动能拦截器的应用和需求背景出发,分析了导引头红外焦平面探测器应具备的主要技术特点.

摘要： 为了实现红外焦平面数字化输出,本研究设计了一种带片上模数转换的焦平面读出电路,包括一个8×1的读出电路单元阵列和一个基于逐次逼近算法的10位模数转换器。单元读出电路采用了电容反馈负阻抗放大器结构作为输入级,输出的信号经采样保持后通过多路传输送到模数转换器。设计的逐次逼近型的模数转换器中的比较器采用的是两级开环结构,数模转换器采用的是高位电荷缩放低位电压缩放型的结构.在Cadence全定制设计平台下,采用0.6μm双多晶硅、双金属层的CMOS工艺模型对电路进行了仿真和版图设计。整个读出电路采用5V电压供电,20kHz的采样输出时仿真平均功耗约为5mW。

摘要： 本文介绍了一种基于一阶Sigma-Delta(∑-△)过采样算法的红外焦平面片上模数转换电路的设计。片上模数转换电路是红外焦平面CMOS数字读出电路芯片的关键,需要综合考虑芯片的功耗、面积和速度要求来选择实现算法。文章首先回顾了红外焦平面片上模数转换电路的研究发展,然后阐述了一阶∑-△过采样ADC算法的原理,详细分析了实现算法的一种调制器电路结构和数字抽取滤波器结构,最后给出了一阶∑-△过采样ADC电路的仿真结果,显示精度10位,调制器模拟电路功耗约为15μW,并进行了误差分析。

摘要： 红外辐射特性测量是导弹预警和识别的主要手段，相关研究具有较大的军事应用价值。推导了红外探测器像元输出灰度值和目标表面温度之间的关系公式并建立了基于红外焦平面探测器的测温模型，通过使用高精度面黑体对红外探测器进行标定，建立了红外探测器像元灰度值和黑体表面温度之间的关系曲线。根据靶标红外测温的要求，提出了黑体标定，灰体环境因素修正的红外辐射测温方法，并介绍了黑体标定的原理。并介绍和推导了灰体环境因素修正的原理和方法。实验结果证明：室内测温精度≤7.7%的；环境因素的修正精度≤0.5K。基本满足了地面靶标监视用的红外辐射测量系统的测温要求。

摘要： 长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下,信号电流小于背景电流,器件本身暗电流也较大,信号读出时积分电容极易饱和,这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构,可有效提高积分时间,改善动态范围和对比度。rn 本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术,依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理,并比较各个结构的优缺点,针对不同电路结构的特点,通过典型电路仿真分析,确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。

摘要： 本文利用自行研制的垂直开管富汞热处理设备,研究了碲镉汞(HgCdTe)富汞热处理技术。经富汞条件下300°C热处理和后续的常规N型热处理,As掺杂的Hg1-xCdxTe分子束外延材料中的As原子已被激活成P型受主,As原子激活率同石英管封管热处理试验的结果基本一致。对包括3in Si基衬底在内的材料退火前后表面形貌进行的比较显示,样品表面形貌可得到很好的保护。研究结果表明,碲镉汞开管富汞热处理技术可用于第三代碲镉汞红外焦平面技术所需大面积多层掺杂异质外延材料的制备。

摘要： 本发明提供了一种GaSb焦平面红外探测器的制备方法及GaSb焦平面红外探测器，其中，该制备方法包括：在GaSb衬底上光刻制备对准标记，得到带有对准标记的GaSb衬底；在带有对准标记的GaSb衬底表面光刻制备焦平面阵列，并曝露焦平面阵列像元区域，并对像元区域进行掺杂；在像元区域及GaSb衬底上分别制备欧姆接触电极，并制备与欧姆接触电极发生互联的铟柱；将带有铟柱的GaSb衬底与读出电路实现电性连接，制备得到GaSb焦平面红外探测器。

摘要： 本发明提供了一种红外焦平面芯片，包括衬底、红外敏感层、于衬底上设置的读出电路以及连接红外敏感层的互连金属，于红外敏感层的n型区设抗反膜，红外敏感层的p型区具有不透红外光的金属层，金属层通过引线与公共电极地连接。还提供一种红外焦平面探测器。还提供一种红外焦平面芯片的制备方法。本发明可降低中心像素和边缘像素Gpol工作点之间的电压偏差，进而提高了探测器边缘像素的成像质量。另外采用p型区生长等电位的金属，实现相同的等电位功效，避免了正面等电位加工工艺受限于平面结的局限性，和小像元芯片加工时等电位金属和像元间短路而失效的风险，可实现光增强电信号，减小光串音的效果，避免挡光而降低探测器灵敏度。

摘要： 本发明公开了一种数制备红外焦平面读出电路的方法及红外焦平面读出电路，本发明通过采用高线性度数模转换器以及两级量化完成像素级AD转化，并与TDI技术相结合，以实现超大电荷处理能力、高灵敏度、高集成度的红外焦平面探测器读出电路设计，从而有效解决了现有技术中TDI型红外焦平面数字化读出电路不能很好的进行降噪的问题。

摘要： 本发明提供了一种红外焦平面芯片，包括衬底、红外敏感层、于衬底上设置的读出电路以及连接红外敏感层的互连金属，于红外敏感层的n型区设抗反膜，红外敏感层的p型区具有不透红外光的金属层，金属层通过引线与公共电极地连接。还提供一种红外焦平面探测器。还提供一种红外焦平面芯片的制备方法。本发明可降低中心像素和边缘像素Gpol工作点之间的电压偏差，进而提高了探测器边缘像素的成像质量。另外采用p型区生长等电位的金属，实现相同的等电位功效，避免了正面等电位加工工艺受限于平面结的局限性，和小像元芯片加工时等电位金属和像元间短路而失效的风险，可实现光增强电信号，减小光串音的效果，避免挡光而降低探测器灵敏度。

摘要： 本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元与有效象元阵列中对应的一行有效象元子单元电性连接，且参考盲象元单元包括的一列参考盲象元子单元中的其中一个参考盲象元子单元与每个参考遮光象元子单元电性连接。由此，在不设置TEC的情况下，可通过控制每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元的通电时间相同，进而保证对应的参考遮光象元子单元及有效象元子单元受到的焦耳热影响也相同，避免由于受到的焦耳热影响不同，而不能获得目标的有效温度信号。

摘要： 本发明公开了一种数制备红外焦平面读出电路的方法及红外焦平面读出电路，本发明通过采用高线性度数模转换器以及两级量化完成像素级AD转化，并与TDI技术相结合，以实现超大电荷处理能力、高灵敏度、高集成度的红外焦平面探测器读出电路设计，从而有效解决了现有技术中TDI型红外焦平面数字化读出电路不能很好的进行降噪的问题。

摘要： 本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括：有效象元阵列单元、备选单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。备选单元包括多个模块选择开关及至少一列备选模块，每列备选模块中包括至少两个备选模块，每个备选模块包括与一个模块选择开关电性连接的选择子单元及与该选择子单元电性连接的多个阵列排布的参考遮光象元子单元。所有位于同一行的参考遮光象元子单元电性连接，所有参考遮光象元子单元的总行数与有效象元阵列单元中有效象元子单元的行数相同。参考盲象元单元中的一个参考盲象元子单元与备选单元电性连接。该电路具有高良率的特点，同时可以消除电学自热效应带来的直流电流信号偏差。

摘要： 本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括：有效象元阵列单元、备选单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。备选单元包括选择子单元及多个备选参考象元子单元。参考盲象元单元包括一行参考盲象元子单元，其中一个参考盲象元子单元经选择子单元与每个备选参考象元子单元电性连接，剩余的其它每个参考盲象元子单元与有效象元阵列单元中对应的一列有效象元子单元电性连接。由此，可根据实际情况从备选单元中选出无加工缺陷的备选参考象元子单元作为参考象元子单元，以使电路正常工作，该电路具有良率高的特点。

摘要： 本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元与有效象元阵列中对应的一行有效象元子单元电性连接，且参考盲象元单元包括的一列参考盲象元子单元中的其中一个参考盲象元子单元与每个参考遮光象元子单元电性连接。由此，在不设置TEC的情况下，可通过控制每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元的通电时间相同，进而保证对应的参考遮光象元子单元及有效象元子单元受到的焦耳热影响也相同，避免由于受到的焦耳热影响不同，而不能获得目标的有效温度信号。

摘要： 本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括：有效象元阵列单元、备选单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。备选单元包括选择子单元及多个备选参考象元子单元。参考盲象元单元包括一行参考盲象元子单元，其中一个参考盲象元子单元经选择子单元与每个备选参考象元子单元电性连接，剩余的其它每个参考盲象元子单元与有效象元阵列单元中对应的一列有效象元子单元电性连接。由此，可根据实际情况从备选单元中选出无加工缺陷的备选参考象元子单元作为参考象元子单元，以使电路正常工作，该电路具有良率高的特点。