国外三代红外探测器制冷机的研究现状

红外技术的研究工作正在朝着满足尺寸小、重量轻和功耗低的三代红外系统的应用方向发展。红外探测器制冷机的体积、重量和功耗对三代红外系统的整体尺寸的影响起到决定性作用。本文介绍了三代红外系统技术要求的同时,引出目前国外各公司针对三代红外探测器研制出的微型制冷机,这些制冷机的应用范围包含所有符合三代红外系统技术特点的红外探测器,能够做到在多种三代红外系统中的互换和通用。在此基础上,对三代红外系统制冷机的未来发展趋势进行了初步分析。

氧化钒非制冷探测器吸收特性研究

随着氧化钒非制冷红外焦平面的像元尺寸的减小,导致探测器的吸收面积呈边长的二次方锐减,如何提高氧化钒非制冷红外焦平面阵列的吸收效率成为一个非常关键的研究课题。本文从材料和结构角度出发,分别在单层材料吸收特性、不同吸收结构、腔体高度、膜系厚度等几个方面对影响单层、双层氧化钒非制冷探测器光学吸收的各因素进行了全面系统的仿真。通过对各因素进行量化比较,同时结合仿真结果给出了提高氧化钒非制冷探测器吸收的系统方法,对于氧化钒非制冷探测器的设计与研究具有一定的参考意义。

用于VOCs气体探测的制冷型红外探测器

随着红外技术的发展,制冷红外探测器在气体探测领域发挥出重要作用。介绍了国内外关于制冷红外气体探测器的研究情况,并详细阐述了近期浙江珏芯微电子有限公司在挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)气体探测器方向上的研究进展。通过窄带低温滤光片设计、杂散辐射抑制及探测器组件工艺等方面的关键技术研究,实现了制冷红外气体探测器的制备,在此基础上对探测器进行了系统性的性能评价与分析,展示了实际成像效果。

一种用于非制冷红外探测器的高速比较器

为了提高红外探测器模数转换的速度与精度,设计了一种用于非制冷红外焦平面阵列探测器片上14位10 MSps逐次逼近型模数转换器的高速比较器。本比较器采用前置放大器、动态高速度锁存器和新型输出缓冲器的三联级结构,并通过输入、输出失调存储的方式对各级放大器进行失调电压消除,使比较器工作的速度与精度得到提高。结果表明:基于TSMC 0.18μm 1P6M工艺进行设计与仿真,在电源电压为5 V的情况下,该比较器的采样速率为200 MSps,失调电压为32.63 V,传输延时为259 ps,-3 dB带宽为1.11 GHz。该比较器相较于其他的设计,具有更小的失调电压以及传输延时,满足逐次逼近型模数转换器对其比较器速度与精度的要求。

非制冷红外探测器陶瓷封装结构优化及可靠性分析

陶瓷封装是非制冷红外探测器最主流的封装形式,封装的低成本、小型化和高可靠性是发展方向。在某款陶瓷封装探测器结构的基础上,提出一种优化结构,优化后成本降低约5%、体积缩小约30%。基于ANSYSWorkbench有限元分析软件,从网格数量无关性验证出发,分析了非制冷红外探测器陶瓷封装原始结构和优化结构各组件在10.2G随机振动环境和500g半正弦波冲击振动环境的最大等效应力和最大形变,结果显示两种结构均满足可靠性要求。在此基础上,本文对优化结构红外窗口的不同材料和不同厚度进行了500g半正弦波冲击振动环境可靠性仿真,结果表明:0.3 mm~1.0 mm厚度锗窗口和硅窗口均满足可靠性要求,最大等效应力和最大形变与窗口厚度呈负相关,相同厚度的红外窗口,硅窗口比锗窗口可靠性表现更好。本文的研究为非制冷红外探测器陶瓷封装形式的后续结构设计和仿真计算提供了参考。

常见非制冷红外探测器技术及应用分析

随着设计和制造能力的不断提升,以及国内供应商的不断崛起,非制冷红外探测器芯片价格在不断降低,尤其是AI技术的兴起给红外探测器信号处理能力带来了翻天覆地的变化,非制冷红外探测器技术的应用不断的多元化。本文章由红外探测器的工作原理入手,并进一步分析了热电堆型、二极管型、热敏电阻型、热释电型和热敏电容型五种非制冷探测器的技术特点及其优缺点,并对其应用领域做了简单的分析。

640×512制冷探测器积分时间与SNR分析

对国产640×512中波凝视型制冷焦平面探测器的积分时间与信噪比(SNR)之间的关系进行了研究,以积分时间与探测器输出信号和噪声关系的原理为基础,分别对探测器正常工作时的输出信号情况以及输出噪声情况做了仔细的分析。文中分析了随着积分时间的增加,实际探测器输出信号和噪声信号各自的增长关系,并通过大量的数据和图表印证了这种关系的正确性,并最终得出了积分时间对探测器信噪比的影响程度,给出了最佳工作积分时间。

制冷型红外焦平面探测器引线键合质量优化研究

介绍了制冷型红外焦平面探测器引线键合工艺,分析和总结了焦平面探测器引线键合的失效模式,对主要失效模式进行了优化研究和试验验证,提出了引线键合的质量控制方法,并给出了相应的测试结果,对提高焦平面探测器引线键合具有很好的指导意义。

非制冷红外探测器用VO_x薄膜的制备

介绍了一种采用反应溅射工艺 ,通过控制不同气氛的分布制备VOx 薄膜的方法 ,并制备出电阻温度系数 (TCR)优于 - 2 %的非制冷红外探测器用VOx 薄膜。其XPS、XRD分析结果表明 ,薄膜的生长情况与制备工艺条件有密切关系。

国外非制冷红外焦平面阵列探测器进展

非制冷红外焦平面阵列探测器是目前发展最为迅速的红外探测器种类之一,并已广泛渗透到军事和民事应用中。本文重点阐述几种国外具有代表性的非制冷红外焦平面探测器的现状及其发展趋势。

640×512制冷探测器非线性响应分析

由于制冷探测器焦平面制作工艺的缺陷,使其各部分组分不会完全相同,从而导致焦平面在进行光电转换时各个位置的光电流大小存在差异.本文以国产640×512中波凝视型制冷热像仪整机研制项目为基础,通过对探测器接收红外辐射并转换为光电流的过程中主要参量与焦平面材料Hg1-xCdxTe中组分x的关系进行分析,推导出探测器焦平面光电流与组分x的关系模型.在探测器能够正常工作的宽温度范围内利用黑体面源对探测器进行照射,采集各个温度点下探测器输出数据,并对本探测器整体响应特性及单个像素点的响应特性进行分析.根据影响光电流的最主要的参量变化情况,提出了双指数曲线模型来描述实际响应数据,并通过大量的数据和图表分析,证明了该模型能够提高对探测器实际响应描述的精确程度,对实际的工程应用具有指导意义.

基于InPb合金的非制冷焦平面探测器窗口低温焊接工艺研究

研究了采用纯度为99.9%的In70Pb30合金作为焊料片的低温焊接技术,分析了焊接时候的影响因素:焊料片的影响、升温速率、焊接温度、真空度,通过采用甲酸对焊料片预处理去除氧化层,在215℃、5×10^(-7) torr的真空环境下进行了焊接,焊接后的样品采用X-ray、拉力测试系统、检漏仪测试了样品的孔洞率、焊接强度、漏率,结果表明:焊接后焊接区域合金均匀、无缝隙、孔洞率少、剪切力高、气密性好,能够满足非制冷焦平面的窗口封接的气密性要求。

制冷型红外探测器关键驱动与信号处理电路设计

驱动与信号处理电路是红外成像系统的重要组成部分,高质量的电路有利于系统获得高信噪比。针对制冷型红外探测器电学接口特点,成像电路架构采用焦面电路和信号处理电路,基于电路架构,设计出高集成度、低噪声的驱动与信号处理电路,给出部分仿真结果和电路噪声估算方法。介绍了一种软硬结合的降噪方法,最后给出了电路核心指标噪声的测试方法和具体噪声值。

MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用

随着微探测器的广泛应用,M E M S 技术因其微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等特点,被越来越多地应用于微探测器的制造工艺中,为该领域的研究提供了新途径。本文简要介绍了 MEMS 技术的工艺及其主要特点,并对 MEMS 技术在非制冷红外探测器研制方面的应用作了比较详细的阐述。

微机械非制冷红外热电堆探测器

近年来,非制冷红外探测器应用和开发一直是令人关注的焦点之一,详细介绍了几种现阶段流 行的非制冷热电堆探测器的工艺制作方法以及所用材料,并介绍了近几年来热电堆探测器的发展情况。

非制冷红外焦平面探测器热敏薄膜技术研究进展

近年来红外探测技术在军事和民用领域得到了迅速的发展,非制冷红外探测器以其低成本、小型化、非制冷等优势在红外探测系统发展中占据着重要的地位。本文总结了国内外非制冷红外探测器的发展现状,分析了两种主要的非制冷红外探测器技术路线的特点及差异,并给出了这两种技术路线后续发展趋势。

混成式热释电非制冷红外焦平面探测器研究

热释电非制冷红外焦平面探测器在军民领域具有广阔的应用前景。为了实现探测器的国内工程化研制,采用混成式技术,成功研制了基于锆钛酸铅(PZT)铁电陶瓷材料,像元尺寸为35μm×35μm,列阵规模为320×240元的非制冷红外焦平面探测器。通过自主设计,研发的非制冷焦平面测试平台,得到了此器件的基本性能参数平均电压响应率1.1×105V/W,平均探测率5.6×107cm·Hz1/2·W-1,并实现了该探测器热成像。结合实际的研究工作,较为系统地介绍和讨论了热释电非制冷红外焦平面研制过程中各项关键技术。在器件光电响应测试数据分析的基础上,进一步提出下一阶段研究工作的重点和器件性能优化的方向。

铁电型非制冷红外焦平面探测器的调制器设计

从铁电型非制冷红外焦平面探测器逐行读出的工作机理和阿基米德螺旋线的定义出发,导出了多调制周期调制器叶片形状的设计公式,给出了调制器与探测器位置关系的设计实例,解决了调制器设计的核心问题。

适用于非制冷焦平面探测器的氧化钒薄膜制备研究

氧化钒薄膜由于其具有高电阻温度系数(TCR),近年来被广泛应用于非制冷红外探测器。利用离子束增强沉积法,通过精确控制溅射电压、退火温度优化了氧化钒的制备工艺,制备出的氧化钒薄膜电阻为40kΩ、TCR为-2.5%K-1,满足非制冷焦平面探测器氧化钒薄膜的应用的要求。

非制冷红外焦平面探测器封装技术研究进展

目前,决定非制冷红外焦平面探测器成本和可靠性的主要因素之一是其真空封装技术水平。本文主要介绍了非制冷红外探测器封装技术的发展现状,详细说明了典型金属封装、陶瓷封装、晶圆级封装及像元级封装的基本结构和组装工艺,并指出了其优缺点和未来发展趋势。