pin光電探測器組件的設計

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1、重慶郵電大學碩士論文目錄6．2展望??????????????????????????????????．57致謝??????????????????????????????59參考文獻?????????????????????一60附錄A攻碩期間的科研成果?????????????．64附錄B攻碩期間從事的科研工作???????????．65VI重慶郵電大學碩士論文第一章緒論1917年愛因斯坦發(fā)表的論文《關于輻射的量子理論》中提出了“受激發(fā)射”理論，一個光子可以使受激發(fā)的原子中的電子發(fā)生躍遷，發(fā)射出一個相同的光子。大約10年后，英國著名物理學家、劍橋大學教授P．A．M．Dirac首次

2、實驗證明受激發(fā)射的存在。自此激光進入了人們的生活中，得到了飛速的應用。而在激光的應用中，激光的發(fā)射隨著激光器的研制成功得以應用，激光的接收需要用到光電探測器。目前，各種各樣的光電探測器器件及組件產(chǎn)品在民用和軍用上都得到了廣泛的應用，比如激光通信、激光測距、激光制導、激光引信等各個方面u1。1．1光電探測器研究的背景和意義隨著光電技術在光通信、光電探測以及光電成像等領域的不斷發(fā)展，光電技術在不同行業(yè)中得到了廣泛的應用。但是，隨著信息社會的不斷發(fā)展，使得對光電轉(zhuǎn)換技術的要求越來越高，因此光電轉(zhuǎn)換技術成為制約其發(fā)展的瓶頸。光電探測器是利用半導體材料的光伏特性、光電導效應等制成的一種光探測器

3、件，光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟的各個領域有廣泛用途。目前我國在光電探測領域關鍵技術的掌握的不足，以及我國大部分的光電探測器主要依賴于國外進口等問題，特別是高性能的光電探測器件，嚴重影響我國信息產(chǎn)業(yè)和國防現(xiàn)代化的發(fā)展。目前PIN器件的研究正朝著高靈敏度、寬帶寬以及單片集成的方向發(fā)展，并廣泛地應用在光通信、信號處理、傳感系統(tǒng)和測量系統(tǒng)領域。目前在軍用激光制導，激光引信，激光陀螺等方面應用的光電探測器主要為PIN光電探測器，但由于歐美等國家對我國的技術封鎖，只能從俄羅斯、烏克蘭等國進口，因此我國高性能的PIN光電探測器的生產(chǎn)制造與國外相比存在很大的差距。通過研究與實驗，改進PIN光電探測的

4、結(jié)構(gòu)，不僅有助于打破國外的技術封鎖，降低由于依賴進口而導致的高昂成本，而且對于提高國內(nèi)光器件制造商的競爭力也有深遠的意義。所以，研究一種高性能的PIN光電探測器是很有必要的。探測器器件要發(fā)揮作用，其讀出放大電路是必不可少的。對于硅CMOS重慶郵電大學碩士論文第一章緒論工藝讀出電路的研究是在1990年以后。在1997年Shaeffer發(fā)表的文章對讀出電路的低噪聲放大器進行了詳細的介紹，從結(jié)構(gòu)到噪聲計算，噪聲優(yōu)化，設計實例，參數(shù)分析等，隨后關于CMOS工藝的低放大器的噪聲研究越來越多，但大多局限于窄帶應用。但由于它的工藝成熟、成本最低、功耗最小、應用最為廣泛，且隨著技術水平的提高，CMO

5、S的頻率特性和噪聲特性也逐漸得到改善心3。本課題讀出電路的設計主要是針對用于激光引信接收電路中光電探測器的前置放大電路。對于噪聲的抑制能力，放大電路工作穩(wěn)定性，以及電路的可靠性都提出了很高的要求。經(jīng)PIN光電探測器∞1后的電信號是一種很強的背景光和很弱的激光調(diào)制的混合電信號，低頻的噪聲也疊加在電信號中，所以放大電路部分主要完成對光電轉(zhuǎn)換信號進行放大，在對有用信號放大的同時，要抑制由光電探測器產(chǎn)生的低頻噪聲，而且放大電路自身的等效輸入噪聲也要很小，以滿足整體放大電路低噪聲的要求。所以在目前設計一種高性能、更低噪聲的光電探測器前置放大讀出電路是非常必要的H】。1．2光電探測器的研究現(xiàn)狀目

6、前在軍事領域光電探測器得到了非常廣泛的應用，主要是由于激光具有單色性好、方向性好、相干性好及高亮度的特點哺1，所以激光制導技術在戰(zhàn)爭中發(fā)揮愈來愈重要的作用，但是用于探測激光的光電探測器由于自身暗電流等噪聲的影響，對于導彈、炮彈的精確打擊有很大的影響。目前國內(nèi)軍事國防領域用到的用于激光制導、激光引信、激光陀螺方面的光電探測器，主要從烏克蘭、俄羅斯等國家進行進口，但與歐美等發(fā)達國家相比，其性能也存在一定的差距，而國內(nèi)相關研究機構(gòu)生產(chǎn)的PIN光電探測器，存在在響應度低，響應時間慢，噪聲大的缺點，因此國內(nèi)在高性能PIN光電探測器上面有非常大的需求。目前用于軍事國防領域某些信號的激光制導導彈接

7、收電路中的該放大電路主要是用分立元件搭建而成，電路成本高，性能卻很差，而且噪聲抑制能力也不能令人滿意。而且最主要的問題是在有限的電路板空間上，想要提高性能就要增加元器件，而電路板空間卻是有限的，所以實現(xiàn)電路的集成化是未來的發(fā)展趨勢。而且由于單個PIN光電探測靈敏度以及其讀出電路體積的限制，在探測微弱信號和減小體積方面存在明顯的不足，因此目前光電探測器都在向探測器陣列和探測器與讀出電路集成在一起方重慶郵電大學碩士論文第一章緒論面發(fā)展。1．3光電探測器的應用分