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红外探测器焦平面结构种类

[2020/6/11]

  红外探测器有单元、线列(有TDI多列和无TDI单列器件)和二维阵列(面阵)等种类。对于扫描成像系统,整帧图像的获取可以用单元探测器二维扫描。如用线列器件,只需一维扫描即可获取二维图像,帧频较单元扫描稿。面阵器件主要用于凝视成像系统。
  线列或二维阵列都是通过透明衬底背面光照的,其焦平面结构红外探测器厂家介绍到主要有:
  1、直接混成
  红外探测器通过铟柱直接电学连结到前放阵列。直接混成有较好的可生产性,高密度的凝视或扫描成像阵列探测器通常都用直接混成的焦平面结构。直接混成需要在每个探测器下为读出前放和相应电路留出足够的单元面积,因此,功能受到较大限制。
  2、间接混成
  间接混成是用一块电路板把一个或多个红外探测器连接到一个或多个ROIC上。因为电路尺寸不再受探测器下部有限空间的限制,尺寸较大、功能更完善的前放和信号处理电路可以在间接读出电路的较大单元中制造。间接混成也可以减小探测器与ROIC材料间的热失配引起的应力。大线列通常用间接混成结构。
  3、单片结构
  把探测器和读出电路集成在一起,信号处理电路装在探测器周围,用引线焊接到探测器上。由于探测器光敏面积受到周围读出电路限制,探测器的占空因子较小。
  4、Z技术
  从结构上看,每一像元的信号处理区域在垂直方向上大大延伸了,极薄的读出芯片叠堆并粘接在一起,红外探测器阵列用铟柱连到端面上。这种结构对增加焦平面器件的信号处理功能呢很有好处,但是,Z技术目前是尚未成熟。
  5、环孔技术
  环孔技术把红外探测器材料粘接到硅读出芯片,再将探测器材料减薄。探测单元通常是二极管或MIS器件,它们通过环孔与底层的读出电路连接。
  线阵或面阵响应率的均匀性和动态范围对成像系统尤为重要。非均匀校正要求大量额外的信息处理,还要损失器件的动态范围。不能完全被校正的不均匀性称为残余不均匀性,它将限制成像系统的信噪比。器件的每个象元在积分时间内存贮的电荷等于光子通量乘以量子效率。电荷存贮容量本身是红外探测器结构、象元尺寸和间距、以及工作条件的复杂函数,而读出电荷的储存能力限制了动态范围的上限。

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