pin光电探测器组件的设计

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1、重庆邮电大学硕士论文目录6．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一60附录A攻硕期间的科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．64附录B攻硕期间从事的科研工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．65VI重庆邮电大学硕士论文第一章绪论1917年爱因斯坦发表的论文《关于辐射的量子理论》中提出了“受激发射”理论，一个光子可以使受激发的原子中的电子发生跃迁，发射出一个相同的光子。大约10年后，英国著名物理学家、剑桥大学教授P．A．M．Dirac首次

2、实验证明受激发射的存在。自此激光进入了人们的生活中，得到了飞速的应用。而在激光的应用中，激光的发射随着激光器的研制成功得以应用，激光的接收需要用到光电探测器。目前，各种各样的光电探测器器件及组件产品在民用和军用上都得到了广泛的应用，比如激光通信、激光测距、激光制导、激光引信等各个方面u1。1．1光电探测器研究的背景和意义随着光电技术在光通信、光电探测以及光电成像等领域的不断发展，光电技术在不同行业中得到了广泛的应用。但是，随着信息社会的不断发展，使得对光电转换技术的要求越来越高，因此光电转换技术成为制约其发展的瓶颈。光电探测器是利用半导体材料的光伏特性、光电导效应等制成的一种光探测器

3、件，光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。目前我国在光电探测领域关键技术的掌握的不足，以及我国大部分的光电探测器主要依赖于国外进口等问题，特别是高性能的光电探测器件，严重影响我国信息产业和国防现代化的发展。目前PIN器件的研究正朝着高灵敏度、宽带宽以及单片集成的方向发展，并广泛地应用在光通信、信号处理、传感系统和测量系统领域。目前在军用激光制导，激光引信，激光陀螺等方面应用的光电探测器主要为PIN光电探测器，但由于欧美等国家对我国的技术封锁，只能从俄罗斯、乌克兰等国进口，因此我国高性能的PIN光电探测器的生产制造与国外相比存在很大的差距。通过研究与实验，改进PIN光电探测的

4、结构，不仅有助于打破国外的技术封锁，降低由于依赖进口而导致的高昂成本，而且对于提高国内光器件制造商的竞争力也有深远的意义。所以，研究一种高性能的PIN光电探测器是很有必要的。探测器器件要发挥作用，其读出放大电路是必不可少的。对于硅CMOS重庆邮电大学硕士论文第一章绪论工艺读出电路的研究是在1990年以后。在1997年Shaeffer发表的文章对读出电路的低噪声放大器进行了详细的介绍，从结构到噪声计算，噪声优化，设计实例，参数分析等，随后关于CMOS工艺的低放大器的噪声研究越来越多，但大多局限于窄带应用。但由于它的工艺成熟、成本最低、功耗最小、应用最为广泛，且随着技术水平的提高，CMO

5、S的频率特性和噪声特性也逐渐得到改善心3。本课题读出电路的设计主要是针对用于激光引信接收电路中光电探测器的前置放大电路。对于噪声的抑制能力，放大电路工作稳定性，以及电路的可靠性都提出了很高的要求。经PIN光电探测器∞1后的电信号是一种很强的背景光和很弱的激光调制的混合电信号，低频的噪声也叠加在电信号中，所以放大电路部分主要完成对光电转换信号进行放大，在对有用信号放大的同时，要抑制由光电探测器产生的低频噪声，而且放大电路自身的等效输入噪声也要很小，以满足整体放大电路低噪声的要求。所以在目前设计一种高性能、更低噪声的光电探测器前置放大读出电路是非常必要的H】。1．2光电探测器的研究现状目

6、前在军事领域光电探测器得到了非常广泛的应用，主要是由于激光具有单色性好、方向性好、相干性好及高亮度的特点哺1，所以激光制导技术在战争中发挥愈来愈重要的作用，但是用于探测激光的光电探测器由于自身暗电流等噪声的影响，对于导弹、炮弹的精确打击有很大的影响。目前国内军事国防领域用到的用于激光制导、激光引信、激光陀螺方面的光电探测器，主要从乌克兰、俄罗斯等国家进行进口，但与欧美等发达国家相比，其性能也存在一定的差距，而国内相关研究机构生产的PIN光电探测器，存在在响应度低，响应时间慢，噪声大的缺点，因此国内在高性能PIN光电探测器上面有非常大的需求。目前用于军事国防领域某些信号的激光制导导弹接

7、收电路中的该放大电路主要是用分立元件搭建而成，电路成本高，性能却很差，而且噪声抑制能力也不能令人满意。而且最主要的问题是在有限的电路板空间上，想要提高性能就要增加元器件，而电路板空间却是有限的，所以实现电路的集成化是未来的发展趋势。而且由于单个PIN光电探测灵敏度以及其读出电路体积的限制，在探测微弱信号和减小体积方面存在明显的不足，因此目前光电探测器都在向探测器阵列和探测器与读出电路集成在一起方重庆邮电大学硕士论文第一章绪论面发展。1．3光电探测器的应用分