阻型Ga2O3紫外探測器讀出電路及抗輻照研究.pdf

1、隨著紫外探測技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域的快速發(fā)展，各種新型紫外探測器也不斷地出現(xiàn)，阻型 Ga2O3紫外探測器作為一種新型的紫外探測器，必須根據(jù)其電特性來設(shè)計(jì)讀出電路。同時(shí)隨著紫外探測器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，用于空間探測的紫外探測越來越多，例如天基紫外預(yù)警系統(tǒng)等，所以還必須考慮紫外探測電路的抗輻照性能。
　　本文圍繞阻型Ga2O3紫外探測器構(gòu)建了紫外探測電路，重點(diǎn)研究了其讀出電路和讀出電路的抗輻照性能。首先本文根據(jù)Ga2O3紫外探測器的電

2、特性，采用了CTIA型的讀出電路結(jié)構(gòu)，并對(duì)包括其中的運(yùn)算放大器、積分電路、采樣保持電路和緩沖電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果顯示，讀出電路能為紫外探測器提供偏差小于1 mV的偏置電壓，探測器的光電流注入效率大于99％。其后設(shè)計(jì)了一個(gè)4×4的紫外探測器陣列，并設(shè)計(jì)了其數(shù)字控制電路，整個(gè)紫外探測陣列的輸出電壓波動(dòng)小于1 mV，并且完成了整個(gè)紫外探測陣列的版圖和后仿真，后仿結(jié)果顯示，整個(gè)紫外探測陣列能正常工作，而且整個(gè)陣列的線性度大于98%。

3、　　為了研究紫外讀出電路的抗輻照性能，首先進(jìn)行了MOS的輻照實(shí)驗(yàn)，輻照實(shí)驗(yàn)采用了環(huán)柵型和普通型NMOS管，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，環(huán)柵型NMOS具有很好的抗輻照特性，而普通NMOS管的亞閾值擺率和輸出阻抗在總劑量輻照下均出現(xiàn)了退化。然后利用輻照NMOS管的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了NMOS管的BSIM模型參數(shù)提取，分別提取了NMOS管在100 krad、300 krad和500 krad總劑量下的模型參數(shù)，并利用提取的模型參數(shù)進(jìn)行了NMOS電路仿真，將仿真結(jié)

4、果和測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了模型參數(shù)的準(zhǔn)確性。最后利用提取的NMOS管模型參數(shù)對(duì)讀出電路進(jìn)行電路仿真來預(yù)測其抗輻照性能，仿真結(jié)果顯示輻照會(huì)使CTIA讀出電路中的積分運(yùn)算放大器的增益發(fā)生退化，在500 krad輻照總劑量下運(yùn)放的增益下降了20 dB，分析了輻照使運(yùn)放增益下降的原因并且，對(duì)運(yùn)放進(jìn)行了改進(jìn)。利用500 krad輻照總劑量模型參數(shù)對(duì)改進(jìn)后的讀出電路進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示改進(jìn)后讀出電路能正常工作，輻照不會(huì)對(duì)讀出電路的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，紫外