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《吉林大学》 2007年
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集成穿通基区硅光电晶体管读出电路的分析与设计

李俊峰  
【摘要】: 本文介绍了一种可集成于CMOS工艺的光探测器,即集成穿通基区硅光电晶体管。其原理是使基区在工作时候完全耗尽,从而得到很大的光转换增益和很小的噪声电流。这种光电晶体管可与CMOS工艺兼容,因此,光探测器件和读出电路可以全部集成到一块芯片,减小了系统的复杂性,降低了制造成本,对光电流信息的读出及处理变得简单和快捷,从而能设计出更灵巧的小型光探测或成像系统。 针对集成穿通基区硅光电晶体管的特点,本文设计了一种实用的读出电路。通过几种常见前置放大器的比较,作者选择了电容反馈互阻放大器(CTIA),其特点是利用运放两输入端的虚短特性为探测器提供偏压,积分电容的密勒效应使得积分电容可以做得很小,以降低噪声,并获得较高的灵敏度。为了提高注入效率和更好的保证虚短,CTIA中的运放采用了一种高增益的共源共栅结构。为了消除固定图案噪声和复位噪声,文中使用了相关双采样(CDS)电路。相关双采样的理论基础是利用噪声的相关性,即来自同一电路的噪声电压在时间上具有相关性,在很短的时间内对电路中的某一个信号结点进行两次采样,即所谓的双采样,并通过后期处理电路把两次采样结果做差放大,从而提取出有用的信号。偏置电路为其他电路模块提供稳定的偏置电压,其设计利用了Wilson电流镜衬底的偏衬效应。由整体仿真结果可知,该读出电路的电流探测范围在20nA~150nA之间,可以实现集成穿通基区硅光电晶体管光电流的读出。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN32

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【参考文献】
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