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红外阵列探测器焦平面结构

[2021/12/26]

  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,整帧图象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,帧频较单元扫描高。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型,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流出足够的单元面积,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材料间的热试配引起的应力。大线列通常用间接混成结构。

  3、单片结构

  把红外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的电路限制,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大大延伸了,极薄的读出芯片叠堆并粘接在一起,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很有好处。但是,Z技术目前尚未成熟。

  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,再将探测器件减薄。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。

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