[實用新型]一種降低量子效應光電探測陣列暗電流的微光測試系統

有效

• 申請號: 201320345695.8
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN203364963U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉曉艷;郭方敏
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

技術領域

本實用新型涉及電路設計和光電集成技術領域，具體地說是一種降低量子效應光電探測陣列暗電流的微光測試系統。

背景技術

近年來，光電探測器已經在醫療、生物分子科學、環境監測等領域得到開發和應用，這些應用領域常需要探測極微弱的光信號，而PIN等光電探測器由于本身的結構所致靈敏度比較差不能進行微光探測。目前，新研制的光電探測器不同于硅基CCD和CMOS器件的工作原理，它是帶有量子點的InGaAs/GaAs?n-i-n結構光探測器，通過選擇不同的化合物半導體材料體系，可以設計不同的探測波長，對于微光探測具有很高的靈敏度。將量子效應光電探測陣列與讀出電路對接，可以將探測器探測到的微弱的電流、電壓或電阻變化轉換成電信號。

目前，對量子效應光電探測器的微光測試，將量子效應光電探測陣列與讀出電路對接，讀出電路通過外部時序控制電路將量子效應光電探測器有序讀出后由數據采集系統采集。基于光電測試平臺，可以測試分析不同偏壓下的輸出影響和各積分電容的微光讀出特性及其響應電壓和響應率。讀出電路在量子效應光電探測器中的主要功能是對探測器的微弱信號進行預處理（如積分、放大、濾波、采樣/保持等）并在信號處理級間提供一個接口。

現有技術存在的問題是：由于探測器的電壓響應率著隨器件偏壓的大小而變化，選擇響應過小的偏壓，則不易得到高靈敏的微弱響應，但是選擇響應大的偏壓，暗電流也比較大，暗電流占據了積分電容的容量，導致能夠讀出的光響應電壓的減小，影響高靈敏的微弱響應。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供的一種降低量子效應光電探測陣列暗電流的微光測試系統，采用電流分流器來分流和降低從量子效應光電探測陣列中流出的暗電流，使光探測陣列只有光電流流向讀出電路，有效增大了響應率和可測光功率的動態范圍，而且動態阻抗小，進一步提高了讀出電路的電荷存儲容量和信噪比，有利于新型光電探測器的廣泛應用。?

本實用新型的目的是這樣實現的：一種降低量子效應光電探測陣列暗電流的微光測試系統，包括將量子效應光電探測陣列與讀出電路對接，讀出電路分別與時序控制電路和數據采集系統連接，其特點是所述量子效應光電探測陣列的輸入端接入可變電阻器；所述讀出電路通過時序控制電路的控制轉換，將量子效應光電探測陣列采集的光信號有序讀出后輸入數據采集系統，由數據采集系統對光電器件進行性能的測試分析；所述可變電阻器為分流和降低量子效應光電探測陣列流向讀出電路的暗電流，增大讀出電路光信號的讀出范圍，有效讀出量子效應光電探測陣列的微光信號。?

所述讀出電路為CTIA-CDS結構的增益可調電路。?

本實用新型與現有技術相比具有電荷存儲容量和信噪比高，動態阻抗小，有效增大了響應率和可測光功率的動態范圍，有利于新型光電探測器的廣泛應用。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖

圖2為暗電流與不同積分電容的關系圖

圖3為2pF積分電容的響應電壓輸出圖

圖4為10pF積分電容的響應電壓輸出圖

圖5為12pF積分電容的響應電壓輸出圖

具體實施方式??

參閱附圖1，本實用新型由量子效應光電探測陣列1、時序控制電路2、讀出電路3、數據采集系統4和可變電阻器5組成，所述量子效應光電探測陣列1與讀出電路3對接；所述可變電阻器5與量子效應光電探測陣列1的輸入端連接；所述讀出電路3為具有CTIA-CDS結構和2pF、10pF、12pF三種積分電容的增益可調電路；所述時序控制電路2和數據采集系統4分別與讀出電路3連接。

本實用新型是這樣測試的：將量子效應光電探測陣列1與讀出電路3對接的測試芯片設置于光電測試平臺上，采用633nm?He-Ne激光聚焦照射在量子效應光電探測陣列1的光敏元上進行微光測試，通過時序控制電路2控制讀出電路3的時序工作，由數據采集系統4對讀出數據進行采集。所述讀出電路3采用CTIA-CDS結構和具有2pF、10pF、12pF增益可調的積分電容組合，測試微光時可采用小電容積分讀出，以求真實獲得高靈敏度，在測試自然光或更強光時，采用大電容積分讀出，使讀出電路不易飽和，增大動態范圍。