用于高灵敏检测的低噪声放大读出电路

发布时间：2021-10-25 08:09

　　低噪声读出电路在很多高灵敏检测器的应用中必不可少,例如太赫兹（THz）探测器、超导纳米线单光子探测器（SNSPD）等探测器输出的信号都十分微弱,需要利用低噪声的读出电路将信号读出并放大,其噪声不能影响信号的读出。在太赫兹成像应用领域,Si02/Si（100）衬底上的Nb5N6在室温可以达到相当高的电阻温度系数,最高可达0.5%-0.9%K-1,具有优异的太赫兹吸收性能。另外,采用集成偶极子天线,调制频率超过4kHz时,SiO2/Si（100）上的Nb5N6的响应度可达-580 V/W,噪声等效功率（NEP）可达1.7×10-11 W/√Hz,有望发展成性能优越的太赫兹阵列检测器。然而在实际应用中,缺少相应的低噪声放大读出电路。为此,我们采用0.18 μm CMOS工艺,为1×64 Nb5N6微测辐射热计阵列检测器开发了 1×16低噪声读出集成电路（ROIC）。该电路由一个数字可编程电流数模转换器（IDAC）和一个放大器模块组成,分别负责给微测辐射热计提供偏置并在低噪声的前提下放大其输出信号。测试结果表明,ROIC在10 kHz处达到～48dB的平均增益,电压噪声谱密度～9.34nV/√... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２太赫兹用于（ａ）安检和（ｂ）医学成像??

以Ｋ简单介绍几种典型的太赫兹直接险测器。??丨、肖特基势朵．：：极／丨彳；（义丨１〇１１１＜＞＇－１＇？１＇士１＇￡１丨〇（＾，３８０）．?—般Ｊ．作在室温条件，??内：接对输入的＿ｎ?ｉｚ信号进行整流ｊ丨改变电流－电压（Ｉ－Ｖ）特性。图１．３为ＳＢＤ设??计原理图。ＳＢＤ不是基于Ｐ－Ｎ结原理制成的，而足利用金属和半导体接触而上??的势垒形成的金属－半导体结原理制成的［１３］［１４］。但当ＳＢＤ丨：作在ＩＴＨｚ以」？．??时，响应立刻下降。由于制作Ｘ艺复杂，要想实现大规模阵列ＳＢＤ器件还很困??难。??＼?Ｃｎｌｈｏｄｃ?ｂｅａｍ?ｌｅａｄ??Ｎ．?Ｏｌｉｍｉｃ?ｃｏｎｉａｃｉ??Ｓｃｈｏｉｉｋ＼?ｂａｒｒｉｅｒ??Ｓｉ（）；?ｂｒｉｄｇｅ??ｃｎｓｉａｌ?＼??Ａｎｏｄｅ?ｂｅａｍ?ｌｅａｄ??图１．３?ＳＢＤ设计原理图［２１］??２、超导隧道结（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?ｔｕｎｎｅｌ?ｊｕｎｃｔｉｏｎ，ＳＴ〗），乂叫约瑟夫森结，ｉ．??作温度小于ｉｋ，椹ｒ超导结的约瑟火森效成，？般山两块超＃休夹某种很渖的??势形成的结构。祚ＳＴＪ发生光，－辅助隧穿效）、ｖ：的过稅中，超泞休的电子态密??）＾ｉｉｉ１１１：｜ｕ?，?Ｉ＇ｉｎｍｉｎ＼＼ｎｉ．ｉｕｊｉ＜＞ｕ?ｒ＾ｍ＾！ｒ，??ｉｌｌ流迅速上升

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【参考文献】：
期刊论文
[1]Nb5N6 thin film on silicon and silicon oxide: A good material for terahertz detection[J]. LU XueHui, HE Ning, KANG Lin, CHEN Jian, JIN BiaoBing & WU PeiHeng Department of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China.  Chinese Science Bulletin. 2009(18)

硕士论文
[1]阵列Nb5N6太赫兹检测器读出电路设计[D]. 裴宇峰.南京大学 2016



本文编号：3456993