星用CMOS圖像傳感器的單粒子效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，CMOS圖像傳感器憑借其集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，各個(gè)衛(wèi)星平臺、星敏感器等航天設(shè)備都需要CMOS圖像傳感器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的傳輸。但空間環(huán)境復(fù)雜多變，粒子種類繁多，這些粒子入射到半導(dǎo)體器件中，對半導(dǎo)體器件造成一定的損傷，本文主要研究能量較高的粒子入射到半導(dǎo)體器件中，與材料中的Si原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生能量損失，導(dǎo)致器件發(fā)生單粒子效應(yīng)。在衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)中，CMOS圖像傳感器一旦發(fā)生

2、單粒子效應(yīng)，會使得光斑質(zhì)心定位不準(zhǔn)確，造成跟蹤精度下降。自21世紀(jì)以來，人們開始對CMOS圖像傳感器的單粒子效應(yīng)進(jìn)行研究。目前，國內(nèi)外尚沒有用锎源作為輻射源，對CMOS像感器進(jìn)行單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的先例；同時(shí)也沒有給出相關(guān)CMOS圖像傳感器單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如單粒子效應(yīng)平均暗輸出灰度值、單粒子變化率和單粒子效應(yīng)截面與輻射通量之間的關(guān)系。
　　針對以上問題，本文主要完成了以下工作：
　　總結(jié)了國內(nèi)外對于CMOS圖像傳感器單粒子效

3、應(yīng)的進(jìn)展情況，提出了對CMOS圖像傳感器進(jìn)行單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的必要性。
　　根據(jù)單粒子效應(yīng)的理論基礎(chǔ)，結(jié)合光電二極管和MOSFET場效應(yīng)晶體管的工作原理，建立了光電二極管和MOSFET場效應(yīng)晶體管的單粒子效應(yīng)模型，同時(shí)分析CMOS圖像傳感器像素單元的工作原理，建立了CMOS圖像傳感器像素單元的單粒子效應(yīng)模型。
　　搭建了CMOS圖像傳感器的單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用地面單粒子效應(yīng)模擬源锎源252Cf和普通商用像感器AR0130，

4、分析了CMOS圖像傳感器單粒子效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提出了單粒子閃爍、單粒子準(zhǔn)飽和與單粒子飽和現(xiàn)象；得到了CMOS圖像傳感器發(fā)生單粒子效應(yīng)時(shí)平均暗輸出灰度值、單粒子暗輸出非均勻度、單粒子變化率和單粒子截面隨輻射通量的變化關(guān)系，為以后CMOS圖像傳感器單粒子效應(yīng)的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)提供了一定的數(shù)據(jù)支持，也為CMOS圖像傳感器的空間應(yīng)用提供一定的依據(jù)。
　　針對CMOS圖像傳感器的單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合輻射源锎源252Cf裂變粒子的特性，分析不同