[發明專利]一種抗輻照粒子探測器

有效

• 申請號: 202010692997.7
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111769129B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 張亮;王萌;董家寧;王安慶;李龍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種抗輻照粒子探測器，其特征在于，其包括P型襯底、N阱、 P阱、深N阱和深P隔離層；其具備四阱工藝，分別是N阱、 P阱、深N阱和深P隔離層；

其中，像素單元和讀出電路均位于P型襯底；

深N阱和P型襯底形成P-N二極管；

深N阱上的N阱和N型有源區構成通路，通過導線連接其他讀出電路；

所述P-N二極管所在區連接有偏置電壓；襯底加反向高壓，并且電壓絕對值大于60V，深N阱與P型襯底產生耗盡區，當帶電粒子穿過探測芯片，耗盡區內的電子以漂移方式被快速收集；

深P隔離層用來隔離深N阱內的器件，深P隔離層內的N阱和P型有源區用于制作PMOS晶體管，深P隔離層內的P阱和N型有源區用于制作NMOS管，在像素內實現CMOS電路，對像素信號進行放大和降噪處理。

2.如權利要求1所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述像素單元包括多個，多個像素單元構成一個像素陣列，每個像素單元包括依次連接的放大器、整形器、甄別器以及優先編碼邏輯；

所述的放大器對微弱信號進行放大；所述的整形器用于濾除低頻和高頻噪聲；所述甄別器將模擬信號轉換成0或1數字信息，當有粒子穿過探測器芯片時，甄別器輸出1，此時觸發優先編碼邏輯，將擊中信息送至數據處理模塊。

3.如權利要求2所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述的優先編碼邏輯與數據處理模塊用來處理事例信息，包含位置信息以及時間信息；其輸出數據率與事例數直接相關，而事例數根據泊松分布計算出最大累積值，從而優化數字邏輯。

4.如權利要求1所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，還配置像素配置電路、時序邏輯、偏置電路、時鐘電路和控制接口；所述的像素配置電路、時序邏輯、偏置電路、時鐘電路均與像素陣列相連。

5.如權利要求4所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述的控制接口用來調節偏置參數以及使能信號，使芯片工作在最佳狀態。

6.如權利要求4所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述的像素配置電路用于像素內部電路性能標定。

7.如權利要求4所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述時序邏輯用于像素內部邏輯電路。

8.如權利要求4所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述偏置電路向像素單元電路提供靜態工作點。

9.如權利要求4所述的抗輻照粒子探測器，其特征在于，所述時鐘電路向數據處理模塊提供高速時鐘。