低騒音,高統合の読み取りICで,短波赤外線焦点平面配列のためのピクセルレベルの単端CDSを搭載した低騒音,高統合の読み取りICです

科学分野:

• 電気工学 電気工学とは
• オプトエレクトロニクス (光電子機器)
• センサー技術 センサー技術

背景:

• 短波赤外線 (SWIR) 検出の高感度性は,天文学と超スペクトル画像にとって非常に重要です.
• 従来の読み取り統合回路 (ROIC) は,差分ピクセルと相関ダブルサンプリング (CDS) の空間的制限に直面しています.
• 騒音の最小化と密度の最大化が,先進的なSWIR ROICsの主要な課題です.

研究 の 目的:

• SWIR ROICsのための新しいコンパクト,ピクセルレベル,シングルエンドのチャージドメインアーキテクチャを提案する.
• スペースの制限に対処し,SWIR検出システムにおけるノイズ性能を改善するために.
• 感度が向上した高密度SWIRアプリケーションを可能にします.

主な方法:

• 各ピクセル内でシングルエンドの相関ダブルサンプリング (CDS) を実装しました.
• 音域のトレードオフを最適化するために,コンデンサの再利用技術を使用しました.
• 180nm CMOS技術を使用してROICを製造しました.

主要な成果:

• 0.50mVのノイズフロアを達成し,従来のアーキテクチャと比較して ~70%の削減を達成しました.
• インテグレート・ウィズ・リーディング (IWR) モードと再セットと1/fノイズ抑制との互換性が実証されています.
• 高い線形性 (0.9999),低電力消費 (<200 mW),および高い動作周波数 (>200 Hz) を達成しました.

結論:

• 提案されているコンパクトで単一端の電荷ドメインアーキテクチャは,SWIR検出の感度を効果的に高めます.
• この設計は,低騒音と高性能を必要とする高密度のSWIRシステムに実用的なソリューションを提供します.
• このアーキテクチャは,ゲインセレクションでインテグレート・アンド・リース (ITR) とインテグレート・アンド・リース (IWR) モードの両方をサポートしています.