锰钴镍氧化物薄膜型红外探测器的低频噪声特性研究

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1、１博士学位论文｜Ｉ锰钴镍氧化物薄膜型红外探测器的低频噪声特性研究作者姓名胡为ｌ指导教师姓名、职称庄奕琪教授申请学位类别工学博士．学校代码10701学号0713210075分类号TN43密级公开西安电子科技大学博士学位论文锰钴镍氧化物薄膜型红外探测器的低频噪声特性研究作者姓名：胡为一级学科：仪器科学与技术二级学科：测试计量技术及仪器学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：庄奕琪教授学院：机电工程学院提交日期：2016年9月Investigationonlow-frequencynois

2、echaracteristicsofMn-Co-Ni-OthinfilminfrareddetectorsAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinTestandMeasurementTechnologyandInstrumentsByHuWeiSupervisor:ZhuangYiQiTitle:ProfessorSeptember2

3、016西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果中所罗列的内容以外；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。＊．：本人签名日

4、期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文，、发明专利等成果署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿：导师签名：違本人签名日期：日期：摘要摘要在轨运

5、行的卫星在进行空间探测、开发和应用任务时，需要卫星姿态正确地定向在给定的方向上，或从原姿态机动到另一指向姿态。这个过程中，卫星姿态的确定是利用姿态敏感器的测量数据，根据姿态确定模型计算卫星相对于某个基准或目标的方位。具有负温度系数（NTC）的热敏电阻型红外探测器是卫星姿态敏感器中的核心光电器件，其性能对整个卫星姿态控制系统影响重大。红外探测器的低频噪声与器件内部的缺陷密切相关，可用来表征探测器的可靠性能。因此对红外探测器低频噪声特性的研究有助于检测该类器件的各种缺陷的特性，进而分析潜在缺陷对器件性能的影响。本文系

6、统地研究了红外探测器的低频噪声测量方法与低频噪声特性。首先研究了红外探测器噪声测试适配技术、低噪声偏置技术、小型化低噪声放大技术、噪声参数提取技术与数据分析技术。基于红外探测器的结构特征、低频噪声特性和相关测试技术，分别建立了热敏电阻薄片和红外探测器的低频噪声测试系统。研究了红外探测器的导电机理，以此为基础确立了红外探测器的低频噪声产生机理和建立了噪声模型。利用所研制的噪声测试系统，测试并分析了红外探测器在不同应力条件下的低频噪声特性。研究确定了用于表征红外探测器可靠性的低频噪声敏感参量。本文具体研究成果及创新点

7、如下：（1）研究了热敏电阻薄片与红外探测器的结构特性，设计了基于桥路的多通道噪声测试适配电路，可以同时测试多个热敏电阻薄片或红外探测器的低频噪声而不会相互产生干扰。（2）研究了低噪声偏置技术，设计制作了基于镍氢电池组的超低噪声偏置电源和可用于长时间噪声测试的低噪声线性串联稳压偏置电源。（3）研究了低噪声放大技术，设计制作了小型化、低功耗的低噪声前置放大器，并由此构建了两套多通道低频噪声测试系统，有效降低了测试系统的功率消耗，减小了测试系统的体积。（4）研究了热敏电阻薄片的结构，基于尖晶石结构的跳跃导电模型研究了红

8、外探测器的导电机理。将影响红外探测器电导率的因素分解为晶粒和晶粒间界（晶界）两部分，分别建立了晶粒和晶界的导电模型，根据晶粒中电子跳跃激活能与晶界势垒的关系指出晶界处的电阻率对红外探测器的电阻率起主导作用。（5）从管壳密封性、浸没介质的变化、电极接触的退化和热敏电阻薄片的缺陷等几个方面研究了红外探测器的噪声机理。参考厚膜电阻中的金属-绝缘体-金属（MIM）结构模型，结合热