CCD电荷转换因子通用测试方法研究

通过分析电荷耦合器件(CCD)图像传感器光电转换、电荷转移、电荷输出的工作原理,提出了一种通用高效的电荷转换因子(CVF)测试方法。该方法采用在CCD感光区域施加直流偏压,水平区施加连续转移的驱动时序的方式,使CCD光敏区以电荷溢出方式往水平区转移电荷,水平区以固定频率不间断转移输出电荷包,从而让CCD输出强度恒定的响应信号;然后通过复位漏电流与输出信号强度的对应关系计算出CCD器件的CVF值。根据该方法的原理设计了一种适应各种CCD器件的通用测试装置,并对多款CCD进行测试验证。结果表明,该方法有效提高了CCD电荷转换因子的测试效率、测试精度和稳定性。

CCD亚微伏电荷转换因子结构的设计与验证

设计了大尺寸输出节点和大尺寸放大器栅电容的CCD特殊输出结构,使输出节点总电容约为4.5×10;F,对设计结构进行了工艺试验。对输出节点电容进行参数校准、结构优化、流片试验、测试验证。试验结果表明,优化设计后的CCD电压转换因子精确地达到了0.352μV/e^(-),满足了航天系统紫外线阵CCD满阱容量需达到1.0×10;e;/pixel量级,饱和输出幅度在3.5~4 V范围,CCD的电压转换因子在0.35μV/e;亚微伏水平(比传统CCD低1~2个数量级)的特殊输出结构要求。

像元级倍增CCD结构的设计与验证

在CCD像元内集成了由重掺杂PN结组成的APD结构,使CCD的像元具备了雪崩倍增功能。CCD实现像元级倍增,可使探测信号从探测器的探测端被增大,可提高探测器的探测灵敏度。进行了像元结构仿真、工艺仿真、像元倍增结构设计等工作,设计了512(V)×512(H)阵列规模的像元级倍增CCD,开展了工艺流片、工艺优化、封装测试等工作,验证了CCD的像元倍增功能。