CMOS太赫兹探测器研究及电路设计

论文摘要

太赫兹波因其安全性、透视性、信息承载量大等特性受到广泛重视和研究,太赫兹探测器则是太赫兹技术的核心。CMOS太赫兹探测器因具有低成本、低功耗、高集成度等优势,是目前太赫兹探测器研究中的热点。本文结合实验室已有成果,提出了一种基于源漏非对称结构的新型CMOS太赫兹探测器,从原理、仿真、流片及实验表征上对其性能进行了研究;进一步对探测器阵列放大电路进行了设计和优化。论文研究成果包含下面三个方面:1.利用标准0.18μm工艺制备了基于源漏非对称结构的新型CMOS太赫兹探测器。仿真结果表明,减少栅端与源端LDD之间重叠面积可有效降低栅源寄生电容CGS,提高探测器性能。通过在标准工艺中的NSD掩膜版中增加Block区域,制备了源漏非对称结构探测器,并对其进行了性能表征。实验结果表明:探测器的电压响应RV 比标准对称探测器提高了 155%,噪声等效功率NEP降低了70%。2.对制备的太赫兹探测器进行了频率特性表征,并基于该探测器搭建了双透镜太赫兹成像系统。研究了成像系统分辨率和源不均匀性对测量的影响。结果表明:制备的探测器在250GHz和650GHz之间均有较高响应,搭建的成像系统分辨率大约为3mm。3.设计了用于探测器阵列的放大电路并进行优化。针对太赫兹探测器阵列结构,设计片上40dB放大器并进行面积优化,大量节省了芯片面积。在阵列结构中,将放大器的第一级放大电路置入像素单元,第二第三级放大电路行共用;设计译码器控制像素单元的输入输出。仿真结果显示:放大器增益、相位裕度以及等效输入噪声分别为40dB、63.72°和16.56nV/Hz0.5@1KHz,满足设计指标。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨琪轩

导师: 纪小丽

关键词: 太赫兹,探测器,频率特性,成像系统,分辨率,低噪声放大器,阵列

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京大学

分类号: O441

总页数: 71

文件大小: 5500K

下载量: 228

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