基于CMOS工艺的双结深CTIA荧光传感器

基于标准CMOS工艺设计了P+/Nwell/Psub双结深光电二极管,建立了双结深光电二极管的光电响应模型,并用MATLAB仿真比较了单、双结光电二极管的光电响应灵敏度。针对双结深光电二极管分别设计了3T和CTIA有源像素电路,单个像素尺寸为100μm×100μm,采用0.5μm CMOS工艺实现。实验测试了在不同光强下有源像素电路的光电转换特性。双结深光电二极管的峰值灵敏度为0.59 A/W@440 nm,双结深的3T像素光电转换灵敏度为42 V/(lux·s),双结深的CTIA像素光电转换灵敏度为2243 V/(lux·s)。结果表明,采用双结深的CTIA光电传感电路对微弱的光具有更高的光电转换灵敏度,可以应用在环境、生物、医学荧光检测中。

用于生物荧光检测的高灵敏CMOS双结深光电传感器设计

基于标准CMOS工艺,可实现单结深光电二极管传感器(p+/n-well、n-well/p-sub和n+/p-sub)和双结深光电二极管传感器(p+/n-well/p-sub)。建立了双结深光电二极管传感器的光电响应数学模型,仿真了四种结构的光敏响应。采用上华0.5μm CMOS工艺实现了p+/nwell和p+/n-well/p-sub两种结构,传感面积为100μm×100μm。p+/n-well型结构在400nm波长,60lux光强下光电流为1.55nA,暗电流为13pA,p+/n-well/p-sub型结构在同等条件下光电流为2.15nA,暗电流为11pA。测试表明,设计的双结深光电传感器具有更高的灵敏度,可用于微弱的生物荧光信号检测。

一种新型集成荧光传感器设计与实现

基于标准CMOS工艺设计了一种新型的集成荧光传感器,该传感器采用P+/Nwell/Psub双结深光电二极管结构和高灵敏度的电容跨阻抗放大器(CTIA)有源像素电路结构。传感器采用0.5μm CMOS工艺实现,测试结果表明:双结深光电二极管在波长532 nm时具有峰值灵敏度为2×10-8A·m2/W,CTIA有源像素结构在光照6lx、积分时间为310μs时的灵敏度可以达到2243 V/lx·s。该设计表明:采用双结深光电二极管单元的CTIA有源像素电路对微弱的光具有更高的光电转换灵敏度。

CMOS荧光波长检测芯片的设计与仿真

双结深光电二极管包括一深一浅两个光电二极管,深、浅pn结光电二极管的光电流比值I_2/I_1随入射光波长单调增加。文章基于0.5μm CMOS工艺对双结深光电二极管深、浅结光电流进行了数学建模和Matlab仿真。设计了片上信号处理电路,将双结深光电二极管深、浅结光电流比值转换成电压输出。仿真结果表明,信号处理电路的输出与ln(I_2/I_1)具有良好的线性关系。单片集成的CMOS波长检测芯片可用于未知荧光的波长检测和特异性分析。