[發(fā)明專利]一種基于BDJ的可數(shù)字化波長檢測集成電路有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710227331.2 | 申請日： | 2017-04-10 |
| 公開（公告）號： | CN107152968B | 公開（公告）日： | 2018-08-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 吳柯柯;施朝霞 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01J1/44 | 分類號： | G01J1/44 |
| 代理公司： | 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201 | 代理人： | 王兵;黃美娟 |
| 地址： | 310014 浙江省杭州*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 光電流 提取電路 電壓比較電路 輸出光電流 陽極 波長檢測 電流支路 選擇電路 輸入端 集成電路 電流電壓轉(zhuǎn)換電路 數(shù)字化 共陰極連接 光電二極管 電流輸出 放大電路 深度位置 陽極接地 陰極輸出 輸出端 掩埋 | ||
基于BDJ的可數(shù)字化波長檢測集成電路，由光電流提取電路一、光電流提取電路二、電流支路選擇電路、電流輸出放大電路、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓比較電路一、電壓比較電路二、SR鎖存器；掩埋CMOS雙PN結(jié)光電二極管包含2個不同深度位置的PN結(jié)，且兩PN結(jié)共用一個N結(jié)，即由淺PN結(jié)二極管D1和深PN結(jié)二極管D2組成，D1與D2共陰極連接；其中，深PN結(jié)D2陽極接地，輸出光電流I2，淺PN結(jié)D1陽極輸出光電流I1，D1與D2陰極輸出兩個PN結(jié)的光電流之和I1+I2；光電流提取電路一的輸入端1a與淺PN結(jié)D1陽極相連，輸出端與電流支路選擇電路的第一輸入端相連。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及的可數(shù)字化波長檢測集成電路，可以作為掩埋CMOS雙PN結(jié)光電二極管(BDJ)傳感單元的信號處理電路，并且可與傳感單元BDJ單片集成，實現(xiàn)波長探測功能的微型化、便攜化。該檢測電路可直接與單片機(jī)、計算機(jī)等處理器連接，實現(xiàn)波長探測的智能化、自動化。
背景技術(shù)
掩埋CMOS雙PN結(jié)光電二極管，由兩個垂直堆疊的不同深度的二極管構(gòu)成。這種器件的層疊式結(jié)構(gòu)使得以硅材料作為濾光片時，光在硅晶體中的透射深度與波長有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，兩個PN結(jié)的光電流比值與波長成良好的單調(diào)遞增關(guān)系，因此可以用于單色光的波長測量。
目前商業(yè)化的分立BDJ波長探測器已經(jīng)廣泛使用，而相關(guān)信號處理電路則使用分立元件搭建，其缺點是電路復(fù)雜、體積大，尤其對于弱信號的探測靈敏度低、可靠性差。基于微電子技術(shù)的BDJ集成信號處理電路可提高弱信號的檢測和處理時的靈敏度，同時大大縮小了電路的體積，使波長探測系統(tǒng)微型化、智能化成為可能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將光波長檢測技術(shù)與微電子集成技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一種基于CMOS工藝的雙PN結(jié)光電二極管傳感單元的可數(shù)字化波長檢測集成電路，可與光電傳感單元BDJ單片集成，實現(xiàn)了光波長探測系統(tǒng)的微型化。該檢測電路將兩PN結(jié)的光電流模擬量經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的方波信號，可直接輸入單片機(jī)、計算機(jī)等處理器，無需通過ADC等數(shù)模轉(zhuǎn)換單元再與處理器相連接，實現(xiàn)了波長探測的簡單化、自動化和智能化。
本發(fā)明闡述的基于BDJ的可數(shù)字化波長檢測集成電路，由光電流提取電路一1、光電流提取電路二2、電流支路選擇電路3、電流輸出放大電路4、電流電壓轉(zhuǎn)換電路5、電壓比較電路一6、電壓比較電路二7、SR鎖存器8，共8個模塊組成。
掩埋CMOS雙PN結(jié)光電二極管包含2個不同深度位置的PN結(jié)，且兩PN結(jié)共用一個N結(jié)，即由淺PN結(jié)二極管D1和深PN結(jié)二極管D2組成，D1與D2共陰極連接；其中，深PN結(jié)D2陽極接地，輸出光電流I2，淺PN結(jié)D1陽極輸出光電流I1，D1與D2陰極輸出兩個PN結(jié)的光電流之和I1+I2；
所述光電流提取電路一1輸入端1a與淺PN結(jié)D1陽極相連，輸出端1b與電流支路選擇電路3的第一輸入端31a相連；
光電流提取電路一1由PMOS管P0、P1、P2、P3和NMOS管N0組成；所述PMOS管P0源端接電源Vdd，柵漏短接，漏端接所述PMOS管P1源端，所述PMOS管P1柵漏短接，漏極與所述PMOS管P2源端相連，所述PMOS管P2柵極與所述PMOS管P3源極相連，所述PMOS管P2漏端連所述NMOS管N0漏極，所述PMOS管P3源極和漏極分別為該光電流提取電路一1的輸入端1a和輸出端1b，所述NMOS管N0源極接地，柵漏短接，柵極與所述PMOS管P3柵極連接；
所述光電流提取電路二2的輸入端2a與D1和D2的陰極相連，光電流提取電路二2的輸出端2b與電流支路選擇電路3的第二輸入端32a相連；
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