用于生物芯片的光电传感器研究

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1、硕士学位论文：用于生物芯片的光电传感器研究摘要经过全球几代科学家的不懈努力，二大尖端科技——纳米技术和基因技术一一迅猛发展，它们开始走出象牙塔进入了基础研究和实际应用并重的崭新发展阶段。生物芯片项目结合此两种技术旨在探测人类体液中的微小粒子。生物芯片将量子点修饰于生物分子得到具有特定荧光特性的分子探针，分子探针中的量子点在通过微通道的时候被激光激发辐射出荧光，光电传感器收集荧光并将其转化为电信号，电信号经过放大、模数转换得到数字信号，数字信号经过数字信号处理电路得到最终的输出结果。本论文在介绍完生物芯片的现实意义及整体构架之后，回顾了必要的光辐

2、射学和光度学，在此基础之上简要描述了光检测系统，并且给出了评价光检测系统中的重要部件——光辐射探测器的主要参数．本论文结合光学理论和半导体器件物理知识提出了二极管的光电转化模型，并以此模型为基础对p+／nwell二极管和nwell／psub二极管的光谱响应度进行了仿真，讨论了反偏电压和反射系数对响应度的影响．为了探测微弱信号，除了要准确计算光电转化效率还要考虑光电二极管暗电流的影响。本文根据光电器件的结构，结合提出的光电转化模型，从物理成因的角度，指出了存在于光电二极管中暗电流的六种成因。作为与后级电路的接口同时也是为了满足光电传感器研究工作进

3、一步发展的需要，本论文在接下来的章节里深入分析了一种有源像素传感器的随机噪声和固定模式噪声。在论文的结尾处给出了芯片照片和采用SMIC0．189m工艺对芯片进行仿真得到的结果，测试工作正在进行。关键词：光电探测器；光电流：暗电流；ClviOS：p+／nwell；nwell／psub中图分类号：TN492硕士学位论文：用于生物芯片的光电传感器研究ABSTRACT(英文摘要)Hundredsofscientistsandengingcl苫haveworkedhardforalmostacenturytomakellanotechnologyandg

4、oneengineeringavailable．BiochipprqectisproposedbySchoolofLifeScienceandSchoolofMieroelecl】ronicsinorderIodetectparticleinbodyfluid．Thisthemsisapartofthisproject．Thethesisinmstucesthearchitectureofbiochipandsummariz髂thebasicopticsthatisimportantfortheintegratedcircuitsdesigne

5、rswhowanttoresearchphotodetectors．BasedOntheopticsopticalsystemsfordetectinglight-emittingreporterisdescribedandpcd．o咖ccmet五csforphotodetc．ctorsa肥given．AphotodiodemodelisbuiltbasedOilopticsandsemiconductordtmphysics．Theproposedmodeltakesphotoeurrentinactiveregionandthein】pac

6、tofthereflectancetotheresponsivityintoconsideration．TheresponsivityCUFVesofp+／nwelldiodeandnwelFpsubdiodes'tmulatedbythismodel勰垂吼ThedarkeurremthatplacesalimitOntheabmtyofsubsequentdetl茁tionelectronicstodetectsmallsignalsfromthephotodetectorisasimportantastheresponsivityinpho

7、todiodeinordertodetectweakfluorescence．ThethesisSpegifiessixkindsofphyrsicalc孤sesofdarkcurrent．Temporalnoiseandfixedpattemnoise(FPN)intheactivepixel鸵nsof衄isused丛theinterfacecircuittoreadoutthelightcurrent&re锄alyz日inthefollowingchapter．Simulationresultsofphotodetectorchipusin

8、gSMICstandardCMOSO．189,mprocessaregivenaadthephotoofthechipisgivenattheendo