КРЕМНИЕВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ СЧИТЫВАНИЯ ДЛЯ ИК‑ФОТОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ КАДМИЙ-РТУТЬ-ТЕЛЛУР
КРЕМНИЕВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ СЧИТЫВАНИЯ ДЛЯ ИК‑ФОТОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ КАДМИЙ-РТУТЬ-ТЕЛЛУР
DOI
10.33286/2075-8693-2019-40-88-102
Авторы
Базовкин Владимир Михайлови, научный сотрудник ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: bazovkin@isp.nsc.ru.
Дворецкий Сергей Алексеевич, канд. физ.-мат. наук, заведующий отделом ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: dvor@isp.nsc.ru.
Зверев Алексей Викторович, канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова E-mail: zverev@isp.nsc.ru.
Ковчавцев Анатолий Петрович, д-р физ.-мат. наук, и. о. заведующего лабораторией ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: kap@isp.nsc.ru.
Макаров Юрий Сергеевич, старший инженер ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: makarov@isp.nsc.ru.
Сидоров Георгий Юрьевич, канд. физ.-мат. наук, заведующий лабораторией ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: george@isp.nsc.ru.
Якушев Максим Витальевич, д-р физ.-мат. наук, заместитель директора по НР, заведующий лабораторией ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: yakushev@isp.nsc.ru.
Глухов Александр Викторови, канд. техн. наук, заместитель генерального директора по научной работе АО НПП «Восток». E-mail: gluhov@nzpp.ru.
Смирнов Иван Александрович, инженер-конструктор АО НПП «Восток». E-mail: smirnov.i@nzpp.ru.
Фромичев Дмитрий Васильевич, начальник отдела АО НПП «Восток». E-mail: fromichev@nzpp.ru.
Дворецкий Сергей Алексеевич, канд. физ.-мат. наук, заведующий отделом ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: dvor@isp.nsc.ru.
Зверев Алексей Викторович, канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова E-mail: zverev@isp.nsc.ru.
Ковчавцев Анатолий Петрович, д-р физ.-мат. наук, и. о. заведующего лабораторией ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: kap@isp.nsc.ru.
Макаров Юрий Сергеевич, старший инженер ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: makarov@isp.nsc.ru.
Сидоров Георгий Юрьевич, канд. физ.-мат. наук, заведующий лабораторией ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: george@isp.nsc.ru.
Якушев Максим Витальевич, д-р физ.-мат. наук, заместитель директора по НР, заведующий лабораторией ИФП СО РАН им. А. В. Ржанова. E-mail: yakushev@isp.nsc.ru.
Глухов Александр Викторови, канд. техн. наук, заместитель генерального директора по научной работе АО НПП «Восток». E-mail: gluhov@nzpp.ru.
Смирнов Иван Александрович, инженер-конструктор АО НПП «Восток». E-mail: smirnov.i@nzpp.ru.
Фромичев Дмитрий Васильевич, начальник отдела АО НПП «Восток». E-mail: fromichev@nzpp.ru.
Ключевые слова
ИК, инфракрасный, ФПУ, фотоприёмное устройство, КРТ, теллурид кадмия-ртути, ИМСС, интегральная микросхема считывания, CTIA, емкостной трансимпедансный усилитель.
Аннотация
Освещен обзор разработок кремниевых интегральных микросхем считывания сигнала для матричных инфракрасных фотоприемных устройств на основе твердых растворов Hg1-xCdxTe. Рассмотрены две прямоинжекционные интегральные микросхемы считывания сигнала форматов 384×288 и 640×512 с шагом 25 и 20 мкм соответственно, разработанные в ИФП СО РАН. Представлены две прямоинжекционные интегральные микросхемы считывания сигнала на базе емкостного трансимпедансного усилителя форматов 1024×1024 и 2000×2000, разработанные в АО «НПП «Восток». Проведено сравнение с зарубежными аналогами.
Литература
1. Мирошников М. М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Б. м. : Машиностроение, 1977. 600 c.
2. Rogalski A. Infrared Detectors. 2nd. 2011. 876 c.
3. HgCdTe monolithic infrared detector / Maxim V. Yakushev [et al.] // Phys. Status Solidi. 2010. C 7, no. 6, pp. 1681–1683.
4. Integrated infrared detectors and readout circuits / J. W. Cairns [et al.] // Proc. SPIE. Vol. 6206, pp. 620614-1–620614-9, 2006.
5. Development of non-hybridised HgCdTe detectors for the next generation of astronomical instrumentation / G. B. Dalton [et al.] // Proc. SPI. Vol. 7021, pp. 702101–702105, 2008.
6. Mottin B., Pantigny P., Boch R. An improved architecture of IRFPA readout circuits // Proc. SPIE 3061, 1997, Infrared Technology and Applications XXIII, 117.
7. Рева В. П., Сизов Ф. Ф. Проектирование схемы считывания для матриц ИК-фотодиодов среднего диапазона длин волн // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2004. № 6. С. 56–60.
8. FLIR Systems, 2-Dimensional Arrays, ISC0208 - 384 x 288 - European Format - Readout Integrated Circuit [electronic resource]. URL: http: //cvs.flir.com/isc0208?_ga=2.156255803.1821729462.1508659600-444640303.1507982580.
9. Sofradir, LWIR Detectors, VENUS LW [electronic resource]. URL: http://www.sofradir.com/wp-content/uploads/2013/09/sofradir-fiche-venus-lw.pdf.
10. FLIR Systems, 2-Dimensional Arrays, ISC0402 - 620 x 512 - Readout Integrated Circuit [electronic resource]. URL: http: // cvs.flir.com/isc0402?_ga=2.77087253.1821729462.1508659600-444640303.1507982580.
11. Sofradir, LWIR Detectors, SIRIUS LW [electronic resource]. URL: http://www.sofradir.com/wp-content/uploads/2014/09/sofradir-fiche-sirius-lw.pdf.
12. Digital-Pixel Focal Plane Array Technology / Kenneth I. Schultz [et al.] // Lincoln Laboratory Journal. 2014. Vol. 20, no. 2.
13. A 25μm pitch LWIR local plane array with pixel-level 15-bit ADC providing high well capacity and targeting 2mK NETD / Fabrice Guellec [et al.] // Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7660, 76603T-1.
14. Digital-pixel Focal Plane Array Development / Matthew G. Brown [et al.] // Quantum Sensing and Nanophotonic Devices VII, Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7608 76082H-1.
15. Зверев А. В., Макаров Ю. С. Ячейка кремниевой интегральной микросхемы считывания со встроенным аналого-цифровым преобразованием // Автометрия. 2016. № 4.
16. Hoffman A., Loose M. & Suntharalingam V. CMOS Detector Technology. V. Exp Astron (2005) 19: 111. doi:10.1007/s10686-005-9013-2.
17. Richard Schreier. Design-Oriented Estimation of Thermal Noise in Switched-Capacitor Circuits // IEEE Transactions On Circuits and Systems–I: Regular papers. 2005. Vol. 52, no. 11.
18. Baker, R. Jacob. CMOS – Circuts Design, Layot and Simulation. 3rd. S. l. : IEEE Press, 2010. 1208 c.
19. FLIR Systems, 2-Dimensional Arrays, ISC9809 - 320 x 256 - Readout Integrated Circuit [electronic resource]. URL: http://www.flir.com/cores/display/?id=51968.
20. Sofradir, SWIR Detectors, SATURN SW [electronic resource]. URL: http://www.sofradir.com/wp-content/uploads/2013/09/sofradir-fiche-saturn-sw.pdf.
21. High operating temperature SWIR p+–n FPA based on MBE-grown HgCdTe/Si(013) / V. M. Bazovkin [et al.] // Infrared Physics & Technologyю 76 (2016), pp. 72–74.
22. Кремниевые интегральные микросхемы считывания для ИК-фотоприемных устройств на основе твердых растворов кадмий-ртуть-теллур / В. М. Базовкин [и др.] // Радиотехника, электроника и связь : сб. докл. IV Междунар. науч.-техн. конф. (Омск, 15–16 ноября 2017 г.). Омск : АО «ОНИИП», 2017. С. 401–413.
2. Rogalski A. Infrared Detectors. 2nd. 2011. 876 c.
3. HgCdTe monolithic infrared detector / Maxim V. Yakushev [et al.] // Phys. Status Solidi. 2010. C 7, no. 6, pp. 1681–1683.
4. Integrated infrared detectors and readout circuits / J. W. Cairns [et al.] // Proc. SPIE. Vol. 6206, pp. 620614-1–620614-9, 2006.
5. Development of non-hybridised HgCdTe detectors for the next generation of astronomical instrumentation / G. B. Dalton [et al.] // Proc. SPI. Vol. 7021, pp. 702101–702105, 2008.
6. Mottin B., Pantigny P., Boch R. An improved architecture of IRFPA readout circuits // Proc. SPIE 3061, 1997, Infrared Technology and Applications XXIII, 117.
7. Рева В. П., Сизов Ф. Ф. Проектирование схемы считывания для матриц ИК-фотодиодов среднего диапазона длин волн // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2004. № 6. С. 56–60.
8. FLIR Systems, 2-Dimensional Arrays, ISC0208 - 384 x 288 - European Format - Readout Integrated Circuit [electronic resource]. URL: http: //cvs.flir.com/isc0208?_ga=2.156255803.1821729462.1508659600-444640303.1507982580.
9. Sofradir, LWIR Detectors, VENUS LW [electronic resource]. URL: http://www.sofradir.com/wp-content/uploads/2013/09/sofradir-fiche-venus-lw.pdf.
10. FLIR Systems, 2-Dimensional Arrays, ISC0402 - 620 x 512 - Readout Integrated Circuit [electronic resource]. URL: http: // cvs.flir.com/isc0402?_ga=2.77087253.1821729462.1508659600-444640303.1507982580.
11. Sofradir, LWIR Detectors, SIRIUS LW [electronic resource]. URL: http://www.sofradir.com/wp-content/uploads/2014/09/sofradir-fiche-sirius-lw.pdf.
12. Digital-Pixel Focal Plane Array Technology / Kenneth I. Schultz [et al.] // Lincoln Laboratory Journal. 2014. Vol. 20, no. 2.
13. A 25μm pitch LWIR local plane array with pixel-level 15-bit ADC providing high well capacity and targeting 2mK NETD / Fabrice Guellec [et al.] // Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7660, 76603T-1.
14. Digital-pixel Focal Plane Array Development / Matthew G. Brown [et al.] // Quantum Sensing and Nanophotonic Devices VII, Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7608 76082H-1.
15. Зверев А. В., Макаров Ю. С. Ячейка кремниевой интегральной микросхемы считывания со встроенным аналого-цифровым преобразованием // Автометрия. 2016. № 4.
16. Hoffman A., Loose M. & Suntharalingam V. CMOS Detector Technology. V. Exp Astron (2005) 19: 111. doi:10.1007/s10686-005-9013-2.
17. Richard Schreier. Design-Oriented Estimation of Thermal Noise in Switched-Capacitor Circuits // IEEE Transactions On Circuits and Systems–I: Regular papers. 2005. Vol. 52, no. 11.
18. Baker, R. Jacob. CMOS – Circuts Design, Layot and Simulation. 3rd. S. l. : IEEE Press, 2010. 1208 c.
19. FLIR Systems, 2-Dimensional Arrays, ISC9809 - 320 x 256 - Readout Integrated Circuit [electronic resource]. URL: http://www.flir.com/cores/display/?id=51968.
20. Sofradir, SWIR Detectors, SATURN SW [electronic resource]. URL: http://www.sofradir.com/wp-content/uploads/2013/09/sofradir-fiche-saturn-sw.pdf.
21. High operating temperature SWIR p+–n FPA based on MBE-grown HgCdTe/Si(013) / V. M. Bazovkin [et al.] // Infrared Physics & Technologyю 76 (2016), pp. 72–74.
22. Кремниевые интегральные микросхемы считывания для ИК-фотоприемных устройств на основе твердых растворов кадмий-ртуть-теллур / В. М. Базовкин [и др.] // Радиотехника, электроника и связь : сб. докл. IV Междунар. науч.-техн. конф. (Омск, 15–16 ноября 2017 г.). Омск : АО «ОНИИП», 2017. С. 401–413.
Для цитирования
Кремниевые интегральные микросхемы считывания для ИК‑фотоприемных устройств на основе твердых растворов кадмий-ртуть-теллур / В. М. Базовкин [и др.] // Техника радиосвязи. 2019. Вып. 1 (40). С. 88–102. DOI 10.33286/2075-8693-2019-40-88-102.