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题目:GaN基紫外探测器的读出电路研究

关键词:电流镜镜像积分;差分电流模;ROIC

  摘要

GaN紫外探测器具有光电转换量子效率高、表面复合率低、在苛刻的物理和化学环境中有高的稳定性的特点而正被国内外广泛的研究和应用。GaN紫外探测器的暗电流比较大,探测器读出电路的主要任务是有效的检测出探测器的光响应电流信号并将其送入后续的处理电路。在探测器的读出电路设计方面,通过深入分析各种GaN紫外探测器的探测原理,重点是肖特基、MSM型紫外探测器结构。对比各种现有的读出电路的结构和特点,自主设计了一种基于电流镜镜像积分(CMI)及差分电流模技术的读出结构。该结构充分利用了CMI结构及差分电流结构的特点,可以有效地抑制探测器的暗电流。通过Hspice电路仿真软件对该读出电路结构进行功能仿真验证,结果显示该读出电路结构有注入效率高、动态范围大、线性度好、噪声低、探测器偏置电压稳定及连续可调的特点。此外,该读出电路结构的外部积分电容可以提供合适的电荷存贮能力。在环境变化的情况下,该结构可以自动有效的抑制探测器的暗电流。在读出电路的版图设计方面,采用了NCSU(美国北卡罗来纳州立大学)的AMI0.6um的工艺库及全定制版图的设计方式,采用Cadence公司的Virtuoso EDA软件平台,精心设计电路中各个模块的版图和连线,成功完成了该读出电路结构的版图设计工作及电路的版图级仿真。