新型GaAsInGaAs量子效应光电探测器读出设计教学内容.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除摘要针对新型GaAsInGaAs量子效应光电探测器具有的高灵敏度、大动态范围 等优点，设计了CTIA源极跟随CDS读出结构，针对传统CDS的不足，还设计 了可削弱像素串扰的源极跟随CDS电路，应用TSMC0359rn2P4M n阱CMOS工 艺对读出电路进行设计、仿真、版图布局及验证，实现了流片。比较了O359m工艺的CTIA读出电路和059m工艺的SI读出电路对接28 探测器阵列测试结果，获得了积分时间、探测器偏压及光照功率等工作条件与响 应电压、噪声等关键参数的关系。测试结果表明CTIA读出条件的探测器偏压稳 定，输出信号线性度998，输出信号摆幅超过2V；而SI读出结构的信噪比较 高、芯片面积及功耗更小。通过对读出电路改进方案进行了设计与仿真，证明改 进设计可以降低读出噪声，提高动态范围和灵敏度。通过对微弱交流信号模拟前端接收放大器的测试结果分析，模拟仿真了加入 带隙基准源，为放大器提供基准电压及偏置电压，减少外部环境的影响，用仪表 放大器消除共模噪声，用带通滤波器进一步削弱噪声。关键字：GaAsInGaAs量子效应光电探测器，读出电路，噪声，动态范围，灵敏度此文档仅供学习和交流AbstractBased on novel GaAsInGaAs quantum photodetectors have high sensitivity, large dynamic range，etcfeatures，the CTIACDS readout structure has been designed， the source follower CDS circuit has designed further,which could avoid the pixel crosstalk111ey are processed by the TSMC0359m2P4M n well CMOS technologyThe integration time，detector bias voltage，light power and response voltage， noise and SO on have contrasted between test results of 059mCMOS process SI and 03 5pm CMOS process CTIA readout circuit which are docking with 28 detector arrayThe CTIA readout structure is able to stabilize bias of the detector,shown 998linearity and over 2V output signal swingThe SI readout structure has higher output signal to noise ratio，smaller chip area and power consumptionFinally,the improved CTIA has design and simulated for improving the dynamic range andsensitivityBased on test results of the weak signal analog frontend receiver amplifier,the bandgap reference to provide reference voltage and bias voltage，the instrumentation amplifier and bandpass filter were added to weaken noise furtherKey words：Photoelectric detector；quantum effect；readout circuit；noise；dynamicrange；sensitivityII王丞鍪硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注 罗乐研究员中科院上海微系统与主席信息技术研究所茅惠兵教授华东师范大学沈建华副教授华东师范大学课题来源：本课题来源于科技部重大项H(2006CB932802，201 1CB932903)和上海市配套项目(078014194)。III第一章绪论弟一早珀T匕11论文研究背景量子效应光电探测器广泛应用于航空遥感，机载探测、跟踪，微光夜视侦察、 预警，光雷达跟踪和光电武器制导等领域【l。5】。随着探测器材料和集成电路技术 的快速发展，光电探测技术朝着像素更小，分辨率更高、感应的光谱更丰富，功 能更智能方向快速发展。成像系统中焦平面阵列(FPA)是核心部件，它决定成 像波段、灵敏度及动态范围等关键参数16，7】。焦平面阵列由探测器阵列和读出电路组成。探测器将接受到光信号转换为电 信号并传输到读出电路进行积分放大、采样保持。通过输出缓冲和多路传输系统， 最终送达监视系统形成图像。堂IRDetec(a)自积分(SI)(b)电容互阻跨导放大器(CTIA) 图11不同的读出电路结构读出电路是探测器阵列和后续信号处理电路间的接口电路，它将探测到的电 流、电压或电阻变化转换成后续信号处理电路可以处理的电信号。合适的积分电 容设置的读出电路影响探测器的偏置工作点，焦平面的读出噪声、速度、分辨率、 灵敏度和动态范围。CMOS标准工艺已成为读出电路设计主流。不同结构的读出 电路特点不同，可满足不同类型探测器的读出要求。图11(a)的SI读出结构 简单，面积小，但不能稳定探测器偏压，积分非线性，如源跟随管阈值电压不一 致还会引入了固定图像噪声。图11(b)的CTIA读出结构可以稳定控制探测器 偏压，注入效率提高，线性度好，结构复杂，但面积和功耗相对较大，输入阻抗 与探测器电流无关8-161。本文依据新型OaAsInGaAs量子效应光电探测器的性能特点，设计TSMC0359m2P4M rl阱CMOS工艺CTIA型读出电路，经过对比 测试和分析，提出修改方案。12研究内容与方法首先分析CTIA读出结构的性能参数，考虑CDS抑制噪声原理，提出可削 弱像素串扰的源极跟随CDS电路。用TSMC0351tm2P4M n阱CMOS工艺对读 出电路进行设计、仿真、版图布局及验证，成功实现了流片。读出电路与光电探测器对接后封装入杜瓦瓶，杜瓦瓶固定于光学平台，氦氖 激光器发射的激光经过衰减聚焦后辐照到单个探测器表面，用Agilent 6052A混 合信号示波器观察电路的工作时序，采集输出响应电压。改变光照强度、积分时 间、探测器偏压等条件，研究响应电压、噪声、动态范围、灵敏度等参数与工作 条件的关系，寻找探测器和电路匹配工作点。分析SI及CTIA读出结构的测试结果，针对传统CTIA结构难以兼顾灵敏度 和动态范围的缺陷，提出增益自动可调放大器结构，应用TSMC0359m2P4M n 阱CMOS工艺对改进的读出结构进行spectre仿真验证，获得可增强读出灵敏度， 拓展了读出动态范围的效果。13论文创新点(1)研究分析读出电路的动态范围、灵敏度、噪声、输出摆幅及像素串扰 等性能参数，用TSMC0359m2P4M n阱CMOS工艺设计了CTIA_源极跟随CDS 读出电路，对设计方案进行仿真和版图设计，实现了流片。(2)对探测器与读出电路进行对接测试，依据测试结果分析动态范围、灵 敏度、输出摆幅及匹配工作点设置等，通过对SI及CTIA读出结构的测试结果 比较分析，提出改进方案。(3)依据微弱信号模拟前端接收放大器的测试结果，仿真设计了能够减少 外界影响的带隙基准源，能削弱共模噪声、增大差模增益的仪表放大器和带通滤 波器，结果表明电路输出信号包含的谐波分量及噪声得到削弱。2第二章量子效应光电探测器读出设计与实现21CT I A读出结构设计与分析光电探测器读出电路应考虑探测器的偏压控制、噪声、动态范围、灵敏度等 性能参数。1动态范围和灵敏度 动态范围定义为最大不饱和电流和最小可探测电流之比，其中最小电流定义为无光照条件下的噪声变化。假设探测器的响应电流可表示为im瓤=瓯积t劬和fmi。=qnoisetint，则动态范围【1刀：DR：201。g霉：201。g坠(2-1)lm证qmol9E可以看出，减小噪声电子数，增大最大电荷容量，可改进读出电路动态范围。 灵敏度定义为单位曝光量作用下器件的响应电压f1刀：舾：旦：垒型刍(2-2)HvHv式中，V。是读出电路输出的响应电压，Hv是探测器单元接受到的曝光量， 绋=i啦。所以减小积分电容或延长积分时间可以提高灵敏度，但是减小积 分电容会减小读出电路的电荷容量，减小读出电路的动态范围。2噪声 CMOS电路主要包括MOS管和电容两种元件。MOS晶体管的热噪声产生于沟道中存在的热载流子。MOS晶体管工作频率小于100 KHz，其噪声主要是 1f噪声，即闪烁噪声：吃ll，：K一1(2-3)CV石ll，一oxWL一f式中，K是工艺常数，相同工艺下，PMOS管K值比NMOS管K值小30-60倍。 固定图形噪声称为空间噪声，是因为半导体材料和制造工艺的原因，读出阵 列每个像元电路的性能不一致而出现偏差，产生了阵列电路特有的空间噪声。由于读出结构和电路工作方式引入的积分和采样电容都要通过MOS开关周期复 位或接通，MOS管开关等效的导通沟道电阻所产生的热噪声就加到电容上，从 而形成复位和读出噪声(KTC)is,19】。KTC噪声与探测器电容，读出电路总线电容和外部电容有关，均方根噪声值为丽。MOS管的热噪声计算公式：站I晴=等(24)在CMOS电路中，这些噪声会传输到后级，所以读出电路设计需考虑噪声处理。3CTIA积分精度 CTIA工作先复位开关导通，并把CTIA输出电压复位到Vc删硝：一阿2南+(25)式中A是运放的开环增益，Vos是运放的失调电压。当复位开关关断，通过电流 积分输出电压从基准电压开始减小或者增大至删肼。WcTIA_ref=南(+等p6，式中，T是积分时间，I为积分电流，由于放大器的有限增益及失调电压的存在， 影响CTIA输出电压的精确性201。使输出摆幅和积分线性度变差，带来更大的固 定图形噪声(FPN)。CTIA读出结构是由运算放大器和负反馈网络构成的电压串联负反馈放大电 路，具有高增益，宽输出摆l幅，低等效输入噪声等性能的运算放大器才能使CTIA 很好地读出探测器信号。运算放大器具有足够开环增益，加负反馈时，闭环传输 函数与运算放大器的增益几乎无关，而且具备负反馈网络的运算放大器，一定程 度减少非线性失真，抑制反馈环内噪声，扩展带宽，改变运算放大器输入和输出 电阻等21,22。图2。1即是采用由差分跨导高增益级、补偿电路及共源输出器等组 成的双端输入单端输出的两级运算放大器结构。CMOS电路中的噪声主要是MOS管的1f噪声及热噪声，表示如下：如百8kTg,+丽KF,Af(2-7)4其中，k为波尔兹曼常数，NMOS管的KF-lxlO。23FA，PMOS管的KF=5x10圳FAKN-半(28)KP：掣(2-9)矿因此，图21的两级运放结构总输出电压噪声谱密度e三：P三=g。，R；k二+P：，+尺?G：。P。2，+g：P。2：+g三，P。2，+g三。P二)】(210)电压噪声谱密度P，02除运放增益g卅。R。，R：，得等效输入电压噪声谱密度：如2晶1+(黔p运放主要工作在低频模式，故主要关注MOS管1f噪声：B2=。B。V2Hz)(2-12)其中肚景代入上式儡铲2 2蠕2 x(舞p图21CTIA中运放的原理图为使运算放大器噪声尽量低，第一级差分放大器的增益要大，PMOS管为输入源 极耦合晶体管，第一级差分放大器的负载晶体管栅长应比输入晶体管更长，输入5源极耦合晶体管的宽长比尽量大。综合增益、带宽以及输入输出摆幅等参数，通 过计算确定各个MOS管宽长比【23】。图22运放的直流输出特性AC Rtsponse一。：一。 ；!7：一、j4bZ”Vl jn l!?：一一一，rreqlHz】图23运放的交流输出特性采用TSMC0359m2P4M n阱CMOS工艺对运放进行spectre直流输入扫描 仿真。从图22的直流输出特性可以看出，运放输入电压22，34】区间，输出曲 线呈线性，说明运放的共模输入电压在该区间时，所有MOS管均工作在饱和区， 运放保持较高的开环增益。图22还表明，运放的共模输出摆幅为O349V，使 得CTIA具备较大的输出摆I幅。图23为运放的交流输出特性，可以看出，运放的开环增益超过90dB，单位增益带宽118M。可使CTIA结构稳定探测器的上电 极电压，有效读出一定带宽信号，确保CTIA读出的积分精度。两级运算放大器 间采用RC相位补偿，电阻采用MOS电阻，仿真结果表明运放的相位裕度接近 60度，可使其稳定工作在开环、带反馈的闭环等工作状态。图24为运放的等效 输入噪声仿真，可以看到，运放的等效输入噪声548nVsqrt(Hz)，说明运放具备低噪声特性，在一定程度保证了CTIA的读出信噪比。N妇RmVN骨曲j八：，j一。弋，；仃MlIzI图24运放的等效输入噪声 表21 CMOS运放的性能列表7表21总结了CMOS运放的性能指标，运放的正负电压摆率均超过10Vlas， 而CTIA结构要求在31xs时间内实现23V的电压复位，所以电压摆率够用。为 使CTIA读出结构具备较高的积分精度，运算放大器除具备较高增益，还要具备 较小的失调电压。可在电路设和版图设计两方面注意：在电路设计时，增大M5 管栅长、减小流经M5管的电流；版图设计时，尽量确保运放中的差分MOS管 对称分布，采用折叠栅指结构，减小MOS管寄生参数，以减小运放失调电压。CTIA复位积分器作为接收探测器输出信号的列放大器读出单元，积分电容对探测器响应电流积分，把电流转换成电压信号：=罢等(2-14)圪是有效输出信号， 圪w=圪，其中为运算放大器正向输入参考电压。如探测器光电流经过CTIA结构，上式取减号；否则取加号。设计运放的输出摆 幅0349V，光电流流经CTIA结构：03圪25；否则25圪删49。图 25为输入电流25hA，积分时间140 la S时，CTIA的仿真结果。图25CTIA的仿真结果822相关双采样(0DS)单元的设计221 CDS工作原理8H$O_sot图26传统CDS结构图由于需要读出的探测器暗电流为1013A量级，阻抗很大。在设计读出电路 时，考虑抑制读出电路MOS管1f噪声、复位、读出噪声(KTC噪声)及固定 图形噪声。相关双采样技术是成功的噪声抑制技术，图26是传统CDS电路结 构。SHS在积分开始时，对应输出的V01只包含噪声；SHR在积分结束时，对应 输出的V02包含噪声和信号。CDS理论：来自同一电路的噪声电压在时间上具有 相关性；白噪声通过一阶低通滤波器后成为有色信号，时间上也有相关性；可通 过很短时间内两次采样同一像元信号，用差分器将双采样信号相减，达到消除或 削弱读出噪声目的。CDS电路对KTC噪声和固定图形噪声的相关系数：JPR(f)=e以川2矿c(215)式中，Ar是两次采样的时间I日-JN，尺。仃C是电容节点漏电阻，C为电容。上式 表明f越小，RoftC越大，CDS电路对读出噪声的相关系数就越大，抑制噪声效果也越好。通过CDS电路，差分放大器输出端的电压信号：要(1 e-Arc)】(216)乙可以看出，Eh于ar的存在，KTC噪声不可能完全消除，而R。ffC的存在可以消9除大部分KTC噪声。222 CDS的设计与改进图26传统CDS结构中的采样电容与输出总线及列选开关等直接相连。当 输出信号总线金属和衬底问寄生电容及其列选开关中的栅漏电容与采样电容发 生电荷转移，造成不精确采样，导致在输出下一列像素信号读出时，输出总线寄 生电容还保存着上一像素电荷，两者叠加造成像素间的串扰。在大规模阵列中， 输出总线长度远大于现有28读出电路输出总线长度，列选开关更多，寄生电 容更大，甚至大于采样电容，像素间的串扰会更加严重。图27加驱动CDS电路结构图27的CDS结构在双采样单元中，每个采样电容后接一个源极跟随器驱 动电路，隔离采样电容和输出总线电容，驱动输出总线电容。当探测器工作，向 读出电路注入电流，积分电压小于参考电压V碍f，积分信号在零至参考电压范围， 采用PMOS源极跟随器时PMOS衬底接电源，消除背栅效应对开启电压的影响， 从而提高线性度。当考虑读出电路流出响应电流模式，积分信号在参考电压至电 源范围，积分信号在参考电压至电源范围内，采用NMOS源极跟随器时，NMOS 衬底接地。如采样电容太大，芯片面积就大。根据工艺参数采样电容设计4pF。 为了避免输出非线性，PMOS源极跟随器两个MOS管的宽长比分别为69m29m 和209m21am，NMOS源极跟随器的宽长比分别为209rn29m和69m2pm。用 Cadence软件进行spectre模拟仿真，结果分别如图28和29所示。可以看出，PMOS源极跟随器的电压增益为09，V吡比Vi。移动了15V，偏 置电流大于20 p A，足够驱动输出总线电容，而且在输入电压(O4)V区间内， 输出实现线性，适用于电流注入读出结构；NMOS源极跟随器的电压增益为075， Vom比Vi。移动了15V，偏置电流也大于20 u A。可以发现，改进CDS结构在无10输出的积分时间段，输出总线通过源极跟随器负载钳位在固定电平，输出端电压不随最后单元的电位变化，避免了像素间的串扰。图28PMOS源极跟随器仿真结果图29。NMOS源极跟随器仿真结果23本章小结设计高性能的读出结构是探测器读出电路设计的重要部分。本章详细阐述了 CTIA读出结构的设计原理，阐述了CDS消除或削弱1f噪声、低频噪声、KTC 噪声和固定图形噪声的设计原，针对传统CDS结构难以避免像素串扰的缺点， 加入了源极跟随器把积分电容和电路的寄生电容隔离开，并通过了 TSMC0359m2P4M n阱CMOS工艺进行spectre仿真设计。第三章量子效应光电探测读出测试与改进31新型GaAsl nGaAs量子效应光电探测器特性禾似 Oj置 敬 04文 呶 O七ZI； OjZ散 0七L I； 0L 似 1 0一一lup_IJnu彳毫 呶 1 05OxlO。_4321OVoltage(V)图31探测器的IV曲线6 蚓E 由 26 矧E 由 2685E-012Q童680E-012譬 厶 对U 675E-0126 !山 2e 旺 2-4-3-21012345Voltago(V)图32探测器的CV曲线新型低维量子结构光电探测器的响应波长4001064nm2425261，通过内部光 电倍增结构，探测器响应率大于1AW。图31是633nm辐射不同功率光照时探 测器的I。V特性曲线，器件响应曲线非对称，正偏压条件下探测器响应率和负向 偏簧有一定差异。探测器阈值电压约+06V。当偏置电压大于某一阈值，探测器 的响应电流跳变并急剧增大。图32为探测器CV特性曲线，器件在改变辐射功 率和偏压条件下，自身电容从665pF变化到695pF。负偏压时器件平均电容约1267pF，正偏压时平均电容68pF，且随着光强增大电容也增大。图33给出了探 测器的电流响应率曲线。图34是室温和改变光强时，探测器的最大响应电流和 暗电流比值。可以看出，10V偏压时的光电流和暗电流比值较大，且随着光强 增大，动态范围迸一步拓展，探测器的合适工作点在+10O4V。差 蚤 番 垂 星-4-3-2-1O1234fiVoltage(V)图33探测器响应率 O住 0佃 0 8O6040一口一_1日口一、上II2O0之 O_4-3-2-1012345Voltage(V)图34探测器光电流与暗电流比值 32 CT I A读出电路与器件对接测试在器件和电路对接以前，先对电路芯片进行测试，由于读出电路输入端输入 电流为零，16路输出应该平坦一致。图35是NMOS源极跟随器CTIACDS读 出芯片的测试结果，可以看出，16路输出平坦一致，均在25V基准电压的基础 上向下迁移约15V电压，芯片可以正常工作。图35读出电路未与探测器对接时的测试结果图36读出电路与探测器阵歹U挑选出的功能完整和性能良好的读出电路芯片与探测器阵列对接(图36)， 安装在杜瓦中，固定在光学平台上，HeNe激光源，发射出的辐射经过衰减聚焦照射到器件表面，Agilent数字示波器采集读出电路输出信号。设量子效应器件 的公共端电位Vdetbi髂小于单元探测器电位，即小于V化f。当Vdctbi邪v笛暑一口譬口0d若OIntergration time(s)图39输出响应电压与积分时间关系14121OO8 O6 04一一p譬lIoascodsa匠 02 OO20151005 00 0510 15 20 25Bias Voltage(V1图310输出响应电压与探测器偏压的关系10O9 O8 O706O5 O403一一鸶墨o熬cod8篮O250 100 150 200 250 300 350 400 450 500Light Power(nW)图311输出响应电压与光功率的关系应用Agilent数字示波器对高灵敏度探测阵列输出信号采样100次求得噪声16平均值【217】为28mV，扣除仪器空测噪声2mV，实际读出噪声为08mV，考虑响 应电压20V，信噪比约68dB。随着积分时间增大，噪声有减小趋势，输出电压 也有所增大，动态范围也有所增大。但受CTIA输出摆幅的影响，输出电压最大 不超过24V，因此动态范围一般不超过695dB。一般情况下输入端探测器工作 频率约12Tint【2引，积分时间增大，探测器和列放大器的工作频率下降，可以减小 噪声带宽，功率频谱密度不变时，读出噪声减ix29,30】。33自积分(S I)读出电路与器件对接测试表3-2SI结构对接器件测试条件Vl4VV24VVcomOVTeD3 1t S测试温度室温(约300K)1OOOv38要03scod星O0Integration time(s)图312Sl读出电路输出电压与积分时间关系自积分读出结构测试条件如表32示，探测器公共端接0V，V1和V2都接 40V，选定一个单元测试，设光照强度195nW，改变积分时间测SI读出电路的 响应电压。测试结果见图312。当积分时间4ms时，读出响应电压不再发生变 化，达到饱和，输出摆幅为11V。为分析积分时间与响应电压的关系，采用简 单线性回归对测试结果拟合得：17Vo=003707+2025E13x1一exp(一t13406E1 1刀(311+02748x1一exp(一tO0001 1)1RSquare=099676；SD=000028明显看出输出电压与积分时间不是线性关系。选择积分时间1001xs，改变光照强 度，测试结果见图313，随辐照功率增大输出电压也增大，辐照功率12pW时， 响应电压065V。设积分时间为4ms，应用Agilent数字示波器对探测器阵列输 出信号采样100次求得噪声平均值为2095mV，扣除仪器空测噪声2mV，实际 读出噪声0095mV。测得读出响应电压为11V，则信噪比776dB。_)戋Ilocod8酲00 20xl O7 40xl 0。60xl O。7 80xl 07 10xl 0年12xl 0L ight Power(nW)图313SI输出电压与光照功率关系34 0T I A与S I读出结构对比由于CTIA结构包含一个运算放大器，只要其增益足够大，就会具有“虚 短”特性，探测器的上电极电压等于是加在运放另一端的参考电压V陀f，稳定探 测器另一端电极偏压，探测器就可获得稳定偏压。器件与CTIA对接后，积分电 压与积分时间和光照强度均能成精确的线性关系。SI结构简单，只包含复位开 关、行选开关以及源极跟随器等结构。探测器的下电极接地电位，复位开关选通 后，复位电压加在上电极上，探测器丌始“自积分”。但是积分电压会改变探测 器的上电极电压，导致探测器偏压不稳定，器件的响应电流和电容都会相应发生 变化，导致积分电压与积分时间和光照强度均不是线性关系。CTIA积分电容较小时，可以读出弱光辐射的探测器响应电流，灵敏度较高； CTIA积分电容较大时，可以读出强光辐射下探测器响应电流。一旦选定积分电1R“容，很难统一两种读出性能。SI读出结构在辐射较弱时，探测器的积分电压较 小，探测器的偏置就比较大，积分电流会增大，保持一定的灵敏度；当辐射增加 时，探测器的积分电压增大，探测器的偏置减小，积分电流也减小，似乎有较大 的动态范围。CTIA结构比SI复杂，噪声相对比较大，芯片占用面积和功耗都比SI读出 结构要大。测试结果表明，CTIA读出结构的平均噪声为080mV，信噪比约为 68dB；而SI读出结构的平均噪声0095mV，读出信噪比约为776dB。CTIA结构的积分电容确定，最大电荷容量就固定，如积分电容4pf,最大 电荷容量为48010 7。由于探测器偏压稳定，CTIA结构可以实现较大的输出摆 幅，测试得到输出摆幅超过2V。而SI结构的电荷容量与探测器的结电容有关， 积分时探测器的偏压会发生变化，受到探测器自身的阈值电压的影响，SI读出 结构输出的信号电压的幅度范围相对较小，经测试约在11V左右。CTIA读出结构的注入效率与运放增益有关，CTIA的运放增益可以达到 90dB，所以注入效率基本等于1。SI读出结构的注入效率与源极跟随器的增益， 探测器自身结电容，源极跟随器寄生电容、输出信号线寄生电容和选通开关寄生 电容等组成的总线电容有关。探测器电容约68pf，输出总线电容约3pf,源极跟随器增益为O8，所以注入效率远小于l。基于以上分析，CTIA和SI读出结构各自具有不同特点。由于CTIA具有输 出线性、读出速率快等优点，被广泛应用于光电成像系统。基于上述分析，考虑 了CTLA改进方案，在增加不多的芯片面积和功耗情况下，实现高灵敏度和大动 态范围设计改进。35读出结构改进设计高灵敏度大动态范围量子点量子阱探测器感应的辐射功率范围很宽，从 nW、u W、mW，甚至更高量级。在10V I作偏压下，暗电流小于10d2A，633nm 激光辐照功率40nw时，器件有10母A的响应电流输出，800nW辐照下，器件的 响应电流达到10。7A；当辐照功率大于p W甚至mw量级时，响应电流更大，超 过10。6A。但是传统的光电探测器读出电路动态范围在60dB70dB，甚至更低【3l】， 难以满足探测器的读出要求，导致场景中的明亮部分或较暗区域细节丢失。19351不同积分电容CTIA读出结构的测试与分析25x103，、2Oxl 03昌西15x103警1Oxl03&星50x102OOO100200300400Light power(nW)图314不同积分电容的输出电压与光功率的关系2 42 22 O1 81 61 41 21 OO BO 6O 4O 220 40 60 80 100 120 140 160 180 200