中子辐照导致线阵电荷耦合器件电荷转移效率退化实验研究

利用TRIGA型脉冲反应堆提供的快中子,对线阵电荷耦合器件进行中子辐照实验研究。研究结果表明:在1012-1013cm-2中子注量范围内,该器件的电荷转移效率(CTE)随辐照中子注量的增加而线性下降;电荷转移效率的下降与电荷包在沟道中的转移时间及转移电荷包的电量有关。

中子辐照诱导CCD电荷转移效率降低的数值模拟与分析

运用半导体器件二维数值模拟软件MEDICI，分别对能量为1MeV和14MeV的中子，在注量范围为3×10^14～5×10^14cm^-2辐照下，对CCD器件电荷转移效率的变化规律进行数值模拟研究。建立了MEDICI软件模拟CCD电荷转移效率变化的器件物理模型、中子辐照模型，并对模拟结果进行了机理分析，得出中子辐照诱导CCD器件电荷转移效率降低的初步规律。

空间辐射对CCD器件电荷转移效率的影响分析

电荷耦合器件(CCD)是卫星光通信系统中光信标子系统的关键部件,它的工作性能直接影响着光通信系统的整体性能。在三种典型的缺陷能级下确定了影响电荷转移效率(CTE)性能的俘获时间常数和发射时间常数,得到了电荷转移失效CTI随温度、缺陷能级、读出频率、粒子辐照注量以及信号电荷密度的变化关系,为后续开展卫星光通信系统的空间辐射特性研究奠定了理论基础。

基于高能粒子入射产生亮线的CCD电荷转移效率计算方法

根据电荷转移效率的测试原理,基于宇宙射线高能粒子入射对CCD图像的影响,提出了一种基于高能粒子入射产生亮线的CCD电荷转移效率计算方法,对高能粒子入射产生的12条瞬时亮线进行了计算分析,获得了一致性较好的CCD电荷转移效率。该方法可实时评价电荷耦合器件的在轨性能,对预测CCD成像性能退化情况和使用寿命都具有重要意义。

基于热像素的CCD电荷转移效率在轨测试方法

提出并建立了基于热像素的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法,通过对在轨暗场测试采集到的任一幅图进行计算,统计热像素个数,计算出基于单个热像素的CCD单次电荷转移效率,最后计算求出N个电荷转移效率的均值。研究结果表明:CCD未经辐照时的电荷转移效率为0.999 999,在轨受空间辐射后,电荷转移效率降低到0.999 958。

质子辐照电荷耦合器件诱导电荷转移效率退化的实验分析

开展了电荷耦合器件(CCD)质子辐照损伤的实验研究.分析了质子辐照CCD后电荷转移效率的退化规律,阐述了质子辐照诱导电荷转移效率退化的损伤机理,比较了不同能量质子对电荷转移效率的损伤程度.通过开展辐射粒子输运理论计算,分析了不同能量质子对电荷转移效率损伤差异的原因.

大尺寸像素电荷转移的优化方法

为了提高CMOS图像传感器大尺寸像素的电荷转移效率,消除图像拖尾,通过对像素内电荷转移的RC模型分析,提出一种优化电荷转移的方法。从工艺和版图两方面进行优化,工艺方面是在N埋层的形成步骤中增加一步P型杂质注入,使光电二极管内存在电场,增强电荷转移;版图方面是优化光电二极管的版图为U型,使传输栅伸进光电二极管内尽量长,减少RC模型的传输级数,提高电荷转移效率。与传统像素相比,工艺和版图的优化使电荷转移效率分别提高了2倍和3.3倍,转移时间也分别缩短到传统像素结构的26%和30%左右。对传统像素结构进行工艺和版图同时优化则使电荷转移效率提高了9.5倍。

TDI-CCD图像传感器电荷包总转移效率分析

针对TDI-CCD图像传感器中电荷包的转移损失问题,严格而详细地分析了TDI-CCD图像传感器中电荷包转移过程,建立了TDI-CCD图像传感器的电荷包总转移效率的数学模型.

TDI-CCD图像传感器中电荷包总转移效率分析

TDI -CCD传感器水平和垂直移位寄存器中电荷包转移过程是TDI -CCD传感器所实现的光电转换过程中的一个重要过程。针对TDI -CCD图像传感器中电荷包的转移损失问题 ,首先给出了TDI -CCD传感器中电荷包转移过程的功能框图。然后 ,通过对水平和垂直移位寄存器中电荷包转移过程的严格、详细分析 ,建立了水平和垂直移位寄存器中电荷包转移效率的数学模型。最后 ,建立了TDI-CCD图像传感器的电荷包总转移效率的数学模型 ,给出了电荷包总转移效率的表达式。

基于缺陷俘获理论的CCD转移模型及应用

空间天文探测常使用电荷耦合器件(CCD)作为主要探测器,但极端辐射环境会对CCD性能造成影响,进而影响数据获取。为了深入了解此机制对数据获取的影响,文章基于SRH(Schokley-Read-Hall)理论,分别讨论转移过程中缺陷对电荷捕获以及释放作用,并在CCD电极层面基础上建立转移模型,仿真不同情况下缺陷运行原理。使用此模型模拟仿真STP(Single Trap Pumping)时序,分别讨论实际使用过程中时序对数据获取的影响,以及从STP时序数据中提取相关参数的办法,并讨论各参数间的关系。该模型对于理解辐射缺陷对CCD数据转移的影响,仿真STP时序,以及在实际应用中利用STP时序获取CCD缺陷参数有辅助作用。

电荷耦合器件中子辐照诱发的位移效应

为研究电荷耦合器件空间辐照效应、参数退化机理,对国产64×64像元电荷耦合器件进行了中子辐照位移损伤效应研究。样品在中子辐照下,暗信号、暗信号非均匀性和电荷转移效率等关键性能参数退化显著。研究结果表明:暗信号的退化是由于中子辐照产生的体缺陷能级在耗尽层中充当复合-产生中心,增大了热载流子的产生率所致,而各像素单元暗信号退化的不一致性使暗信号非均匀性增大;电荷转移效率显著减小则是由于中子辐照在转移沟道中产生的体缺陷不断捕获、发射电子所引起。在整个实验过程中,饱和输出电压的退化可以忽略不计,表现出较好的抗位移损伤能力。

帧转移型面阵CCD成像模型与仿真

基于帧转移型面阵CCD的成像原理,探讨了光电转换、电荷转移和电荷检测三个成像阶段存在的一些关键性问题,如像元响应的不一致性、相机抖动、电荷转移效率、帧转移模糊等,建立了相应的数学模型,并利用VC++6.0开发平台搭建了一整套CCD成像仿真系统。最后利用实验的方法,通过改变转移效率、曝光时间等CCD成像参数,分析比较了仿真结果。实验表明,该数学模型与面阵CCD器件成像过程较为吻合,仿真系统准确度较高。

HgCdTe电荷耦合器件工艺

首次论证了禁带可变合金Hg_1-∞Cd_∞Te电荷耦合器件的作用。用0.25eV的n型材料制作了16位移位寄存器,其电荷转移效率为0.9995。描述了这些器件的工作方式,把它们的性能与简单的CCD理论用于这种窄禁带红外敏感材料所得到的结果进行了比较。文中所列有关单台面MIS器件的资料,证明我们对器件的分析是正确的,显示了这种工艺在未来的焦平面应用方面的潜力。

CCD辐射损伤效应及加固技术研究进展

综述了电荷耦合器件(CCD)在空间环境和核辐射领域中的辐射效应研究进展;阐述了不同粒子辐照CCD的损伤效应机理及暗电流、平带电压和电荷转移效率等敏感参数的退化机制;从制造工艺、器件结构、工作模式等方面介绍了CCD抗辐射加固技术;分析了CCD辐射效应研究的发展趋势。

CCD位移辐射效应损伤机理分析

研究了电荷耦合器件(CCD)位移辐射效应的损伤机理。分析了位移损伤诱发的体缺陷对CCD工作性能的影响。研究了位移损伤导致CCD电荷转移效率降低、体暗电流密度增大、暗电流尖峰以及随机电码信号(RTS)出现的规律和机理。

卫星光通信系统中CCD器件的空间辐射特性研究

为了提高卫星光通信系统中电荷耦合器件(CCD)空间抗辐射性能,分析了空间辐射环境对CCD器件造成的电离辐射效应和位移辐射效应。通过理论分析和数值模拟计算研究了不同辐射源、不同沟道类型以及不同偏置状态对CCD电荷转移效率(CTE)的影响,结果表明,空间辐射主要在暗电流密度和电荷转移效率两方面影响CCD器件的工作性能。卫星光通信系统中的CCD器件应该选择P沟道CCD,并且在系统不工作时尽量使其处于非偏置状态。

线阵探测器KLI-2113总剂量辐照性能试验分析

针对Kodak公司的商用CCD探测器KLI-2113进行了总剂量为30 krad(Si)的60Co-γ辐射试验。对比辐射前后CCD的主要参数变化,分析了总剂量辐射对CCD工作性能的影响,并研究了总剂量辐射导致CCD暗电流增大、电荷转移效率降低以及图像噪声增加等现象的内在机理,为后续CCD抗总剂量辐射加固提供依据和参考。

CCD成像模型及仿真系统研究

针对光学遥感CCD(Charge-Coupled Device)的成像过程,研究CCD成像的数学建模及仿真问题。基于CCD成像原理,探讨了模型建立中的一些关键问题,并按照CCD信号处理流程设计了一套完整的CCD成像模型,采用Matlab/Simulink平台设计实现了该仿真系统。仿真验证试验表明,该系统较好的仿真了CCD成像过程,仿真结果准确度、可信度较高。

总剂量辐照效应模型在TDI-CCD器件中的应用

介绍了抗辐射加固设计使用的总剂量辐照效应模型,研究了它在时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)电荷转移效率参数衰减中的应用,并通过不同剂量60Coγ辐照试验,验证了该模型在TDI-CCD器件抗辐射加固设计中的应用价值。

基于成像时刻校准的混合域TDICMOS成像技术研究

随着航天遥感领域超高分辨率成像电子学中行频的不断提升,一个积分时间内光生电荷数量逐渐减少,弱光成像能力有所下降,电子学中需要采用增大时间延迟积分级数的方法弥补能量的不足。传统数字域累加探测器有着引入过多噪声与帧频受限的多项弊端,而电荷域探测器的超大级数累加会带来电荷转移效率的下降和图像的混叠。基于此,文章在采用低功耗、高集成度TDICMOS基础上,提出了一种基于电荷域和数字域混合的新型累加方式,并对影响弱光成像像质水平的主要指标进行分析。随后针对混合域累加方式下多感光单元间的像质退化,提出一种基于图像配准的成像时刻校准方法,通过多片感光单元间隔测量和成像时刻时序微调有效改善了大积分级数电荷运动与景物运动的失配程度。最后通过滚筒测试验证了成像时刻校准方法的有效性,通过性能测试验证了混合域成像在弱光照下探测能力的提升。结果表明,文中所提方法有效地解决了TDI型探测器的主要瓶颈,为超高分辨率遥感相机提供了有效的解决方案。