專利名稱：一種紅外探測(cè)器的讀出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CMOS集成電路的設(shè)計(jì)，具體涉及一種新型的紅外探測(cè)器讀出電 路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足大陣列紅外讀出電路低功耗的設(shè)計(jì)要求。
背景技術(shù)：
在基于量子阱(QWIP)紅外探測(cè)器的紅外讀出電路設(shè)計(jì)中，CTIA結(jié)構(gòu)的積分單元 不僅能提供穩(wěn)定的偏置，而且能獲得高質(zhì)量的積分信號(hào)，但是在大陣列的設(shè)計(jì)中，由于CTIA 結(jié)構(gòu)每一個(gè)積分單元都含有一個(gè)運(yùn)放，傳統(tǒng)的運(yùn)中的MOS器件一般工作在飽和區(qū)，這樣整 個(gè)陣列的功耗就會(huì)很高，這與目前主流的設(shè)計(jì)思路即低功耗設(shè)計(jì)相悖。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種紅外探測(cè)器的讀出電路，通過 對(duì)傳統(tǒng)積分單元結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，緩解高質(zhì)量積分信號(hào)和低功耗之間的矛盾。本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種紅外探測(cè)器的讀出電路，其包括含至少一個(gè)運(yùn)算放大器的積分單元，所述積 分單元為CTIA結(jié)構(gòu)，所述運(yùn)算放大器為MOS器件，其特征在于所述積分單元內(nèi)含的運(yùn)算放 大器為工作在亞閥值區(qū)——MOS器件的柵源電壓絕對(duì)值小于MOS器件的閾值電壓絕對(duì)值。進(jìn)一步地，前述一種紅外探測(cè)器的讀出電路，沿信號(hào)傳輸方向在積分單元之前，設(shè) 有暗電流抑制電路和測(cè)試電路；且在積分單元之后，還可設(shè)有一個(gè)輸出緩沖器。本發(fā)明的技術(shù)方案較之于現(xiàn)有技術(shù)，其顯著優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在1.積分單元的內(nèi)部運(yùn)放工作于亞閾值區(qū)，能極大降低整個(gè)紅外讀出電路系統(tǒng)的功
^^ ο2.整個(gè)單元電路版圖控制在一個(gè)很小的值，以利于采用倒裝焊技術(shù)與紅外探測(cè)器互連。3.采用輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)線寄生電容，相比源極跟隨器，提高了信號(hào)的線性度。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例積分單元的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
針對(duì)現(xiàn)有基于量子阱(QWIP)紅外探測(cè)器的紅外讀出電路設(shè)計(jì)中，尤其是在大陣 列的設(shè)計(jì)中，由于CTIA結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)的運(yùn)放MOS器件一般都是工作在飽和區(qū)，而使整個(gè)陣列 的功耗維持在一相當(dāng)高的水平，這顯然與目前主流的低功耗設(shè)計(jì)思路相悖。為此，本發(fā)明創(chuàng) 新的提出了一種紅外探測(cè)器的讀出電路，通過對(duì)該CTIA結(jié)構(gòu)的改進(jìn)降低單元電路的功耗。如圖1至圖2所示的本發(fā)明實(shí)施例積分單元的整體結(jié)構(gòu)圖及運(yùn)算放大器的電路結(jié) 構(gòu)圖，可以清楚地看出該紅外探測(cè)器的讀出電路改進(jìn)了現(xiàn)有常用的CTIA積分單元結(jié)構(gòu)， 從而實(shí)現(xiàn)了一種低功耗的積分功能。同時(shí)在積分單元之前，引入了暗電流抑制電路和測(cè)試電路，該暗電流抑制電路為由PMOS器件構(gòu)成；并在積分單元之后，引入一個(gè)輸出緩沖器，以 驅(qū)動(dòng)大的線寄生電容。其中，輸出緩沖器僅在行選信號(hào)RS有效時(shí)工作，以降低功耗。特別地，該讀出電路的CTIA積分單元內(nèi)含的運(yùn)算放大器為工作在亞閥值區(qū)的，其 器件結(jié)構(gòu)可為MOS晶體管，具有一個(gè)公共端Vcom，及信號(hào)輸入輸出端各一個(gè)，且輸入端與輸 出端之間連有一電容。其中運(yùn)算放大器工作于亞閾值區(qū)即運(yùn)算放大器的電流極小，約為幾 百個(gè)納安；該MOS晶體管的柵源電壓絕對(duì)值小于MOS晶體管的閾值電壓的絕對(duì)值，MOS器件 工作于弱反型區(qū)，這樣可以大大降低整個(gè)運(yùn)放的功耗。在該讀出電路單元電路的制版工藝中，整個(gè)版圖面積控制在30 μ mX 30 μ m,利于 采用倒裝焊技術(shù)與紅外探測(cè)器互聯(lián)。綜上所述的具體實(shí)施范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變 換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明專利申請(qǐng)權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種紅外探測(cè)器的讀出電路，其包括含至少一個(gè)運(yùn)算放大器的積分單元，所述積分 單元為CTIA結(jié)構(gòu)，所述運(yùn)算放大器為M0S器件，其特征在于所述積分單元內(nèi)含的運(yùn)算放大 器為工作在亞閥值區(qū)——M0S器件的柵源電壓絕對(duì)值小于M0S器件的閾值電壓絕對(duì)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外探測(cè)器的讀出電路，其特征在于所述讀出電路沿 信號(hào)傳輸方向，在積分單元之前，設(shè)有暗電流抑制電路和測(cè)試電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外探測(cè)器的讀出電路，其特征在于所述讀出電路沿 信號(hào)傳輸方向，在積分單元之后，設(shè)有一個(gè)輸出緩沖器。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種紅外探測(cè)器的讀出電路，其包括含至少一個(gè)運(yùn)算放大器的CTIA結(jié)構(gòu)積分單元，所述運(yùn)算放大器為MOS器件，其特征在于所述積分單元內(nèi)含的運(yùn)算放大器為工作在亞閥值區(qū)——MOS器件的柵源電壓絕對(duì)值小于MOS器件的閾值電壓絕對(duì)值。且在積分單元之前，設(shè)有暗電流抑制電路和測(cè)試電路；在積分單元之后，設(shè)有一個(gè)輸出緩沖器。本實(shí)用新型的電路技術(shù)方案較之于現(xiàn)有技術(shù)，由于積分單元的內(nèi)部運(yùn)放工作于亞閾值區(qū)，能極大降低整個(gè)紅外讀出電路系統(tǒng)的功耗；此外，整個(gè)單元電路版圖控制在一個(gè)很小的值，以利于采用倒裝焊技術(shù)與紅外探測(cè)器互連，而且采用輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)線寄生電容，相比源極跟隨器，提高了信號(hào)的線性度。
文檔編號(hào)G01J5/24GK201780166SQ20102015856
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者張耀輝, 謝保健, 馬文龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所