СЕРИЯ КРЕМНИЕВЫХ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ ДЛЯ КРТ-ФОТОДИОДОВ СПЕКТРАЛЬНОГО ДИАПАЗОНА 8-16 мкм
ÎÏÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÏÐÈÁÎÐÎÑÒÐÎÅÍÈÅ È ÒÅÕÍÎËÎÃÈß
ÓÄÊ 621.382: 621.383.5
ÑÅÐÈß ÊÐÅÌÍÈÅÂÛÕ ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐÎÂ ÄËß ÊÐÒ-ÔÎÒÎÄÈÎÄÎÂ ÑÏÅÊÒÐÀËÜÍÎÃÎ ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ 8–16 ìêì
© 2008 ã. © 2008 ã.
À. È. Êîçëîâ, êàíä. òåõí. íàóê; È. Â. Ìàð÷èøèí; Â. Í. Îâñþê, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; À. Ë. Àñååâ
Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÑÎ ÐÀÍ, ã. Íîâîñèáèðñê E-mail: IFP@isp.nsc.ru; kozlov@thermo.isp.nsc.ru
 ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ðàçðàáîòêè ëèíåéíûõ (1×288, 1×576) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×256) êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 8–16 ìêì. Ïðèâåäåíû òèïè÷íûå ïàðàìåòðû ìóëüòèïëåêñîðîâ è õàðàêòåðèñòèêè äëèííîâîëíîâûõ ãèáðèäíûõ ÈÊ ôîòîïðèåìíèêîâ, ñîçäàííûõ â Èíñòèòóòå ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÑÎ ÐÀÍ.
Êîäû OCIS: 040.3060, 110.3080, 130.5990.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 13.06.2007.
Ââåäåíèå
Âî ìíîãèõ ïðàêòè÷åñêè âàæíûõ ñëó÷àÿõ íåîáõîäèìà ðåãèñòðàöèÿ èçîáðàæåíèé îáúåêòîâ è ñöåí â ÈÊ äèàïàçîíå 8–16 ìêì. Íàèáîëåå ÷àñòî äëÿ ýòîé öåëè èñïîëüçóþòñÿ ÈÊ ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà (ÔÏÓ) íà îñíîâå ñîåäèíåíèÿ êàäìèé–ðòóòü–òåëëóð (ÊÐÒ) [1, 2].
 îñíîâå ÈÊ ÔÏÓ îáû÷íî ëåæèò ëèíåéíûé èëè ìàòðè÷íûé ôîòîïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ, êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãèáðèäíîå ñîåäèíåíèå äâóõ êðèñòàëëîâ, îäèí èç êîòîðûõ ñîäåðæèò ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû (Ô×Ý), à âòîðîé – èíòåãðàëüíóþ ñõåìó ìóëüòèïëåêñîðà, êîòîðûé îñóùåñòâëÿåò ñ÷èòûâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ ïîñëå ôîòîýëåêòðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ÈÊ èçëó÷åíèÿ â Ô×Ý, èñêëþ÷àÿ èëè óïðîùàÿ ìåõàíè÷åñêóþ ðàçâåðòêó ïî îäíîé èëè ïî äâóì êîîðäèíàòàì [1–3].
Ôîòîäèîäû, âûïîëíåííûå íà îñíîâå ñîåäèíåíèé ÊÐÒ äëÿ äàëüíåãî (8–16 ìêì) ÈÊ äèàïàçîíà, õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëüøèìè òåìíîâûìè è/èëè ôîíîâûìè òîêàìè, íàëè÷èåì èçáûòî÷íûõ 1/f-øóìîâ è æåñòêèìè òðåáîâàíèÿìè ê îäíîðîäíîñòè íàïðÿæåíèé ñìåùåíèÿ [2, 4].
Âåäóùèìè ôèðìàìè (“SOFRADIR”, “Indigo Systems Corporation” è äð.) ðàçðàáîòàíû è â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñåðèéíî ïðîèçâîäÿòñÿ óíèôèöèðîâàííûå ðÿäû ëèíåéíûõ (4×288, 6×460, 1×512) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×240, 320×256, 384×288, 640×512)
êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ôîòîïðèåìíèêîâ äàëüíåãî, ñðåäíåãî è áëèæíåãî ÈÊ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ [5, 6]. Ôèðìà “Rockwell Science Center” ïðåäëàãàåò, íàïðèìåð, áîëåå 20 ìîäåëåé ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ îò 1,05 äî 14 ìêì. Ìîäåëè îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà ôîðìàòîì, âõîäíûìè ñõåìàìè, çàðÿäîâîé åìêîñòüþ è øàãîì ÿ÷ååê. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ìàêñèìàëüíûé ôîðìàò ìàòðèö óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ðàáî÷åé äëèíû âîëíû ôîòîïðèåìíèêà: 2048×2048 ýëåìåíòîâ ðàçëîæåíèÿ äëÿ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 0,9–2,5 ìêì, 1024×1024 – äëÿ äèàïàçîíà 0,9–5,0 ìêì, 256×256 – äëÿ äèàïàçîíà 8–12 ìêì è òîëüêî 128×128 – äëÿ äèàïàçîíà 8–14 ìêì.
 äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåíû âîïðîñû ñîçäàíèÿ óíèôèöèðîâàííîé ñåðèè ìóëüòèïëåêñîðîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ è ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ôîòîñèãíàëîâ ñ ëèíåéíûõ (1×288, 1×576) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×256) ÊÐÒ-ôîòîäåòåêòîðîâ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 8–16 ìêì. Ìóëüòèïëåêñîðû ðàçðàáîòàíû â Èíñòèòóòå ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ (ÈÔÏ) ÑÎ ÐÀÍ è èçãîòîâëåíû ïî ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè íà ïðîèçâîäñòâåííîé áàçå ÎÀÎ “Àíãñòðåì”.
Îñîáåííîñòüþ ðàññìàòðèâàåìûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ ÿâëÿåòñÿ áîëüøàÿ ïðîãðàììèðóåìàÿ åìêîñòü íàêîïëåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíîé îáùåé âåëè÷èíîé äî 48 ïÊë, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó ÈÊ ÔÏÓ â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 8–16 ìêì ïðè ðàçíîé ôîíîöåëåâîé îáñòàíîâêå.
60 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
Ìàòðè÷íûå ìóëüòèïëåêñîðû
Îáùèå ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè
Äëÿ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñ íèçêèìè òåìíîâûìè òîêàìè Idark è âûñîêèìè äèôôåðåíöèàëüíûìè ñîïðîòèâëåíèÿìè Rd ìîæíî èñïîëüçîâàòü îáû÷íûå ñîâðåìåííûå ìóëüòèïëåêñîðû ñ óìåðåííûìè åìêîñòÿìè íàêîïëåíèÿ Ñíàê, ðàñïîëîæåííûìè â êàæäîé ÿ÷åéêå ìàòðèöû. Ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ÈÊ ÔÏÓ íà ìàòðèöå ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñ äëèííîâîëíîâîé ãðàíèöåé ÷óâñòâèòåëüíîñòè λÎÒÑ = 10,3 ìêì, ñ òåìíîâûì òîêîì Idark = 0,7 íÀ è äèôôåðåíöèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì Rd = 1010 Îì ïðè òåìïåðàòóðå 78 K [7].  ýòîì ñëó÷àå Ñíàê = 7,9 ïÊë, ðàñïîëîæåííûõ â êàæäîé ÿ÷åéêå ìàòðèöû, áûëî äîñòàòî÷íî äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêèõ çíà÷åíèé îáíàðóæèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè è õîðîøåãî òåìïåðàòóðíîãî ðàçðåøåíèÿ; âðåìÿ íàêîïëåíèÿ îãðàíè÷èâàëîñü âåëè÷èíîé 200 ìêñ [8].
Äëÿ ðåàëèçàöèè òðåáóåìûõ âåëè÷èí îáíàðóæèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ÈÊ ÔÏÓ íà áàçå ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ áîëåå âûñîêèìè òåìíîâûìè òîêàìè, è â óñëîâèÿõ çíà÷èòåëüíûõ ôîíîâûõ òîêîâ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü áîëüøèå åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû ñ èñïîëüçîâàíèåì àëüòåðíàòèâíîãî ïðèíöèïà âíåïèêñåëüíîãî èëè ïîñòðî÷íîãî íàêîïëåíèÿ [9–14]. Òàêîé ìàòðè÷íûé ìóëüòèïëåêñîð ñ ïîñòðî÷íûì íàêîïëåíèåì (ÌÌÏÍ) îáû÷íî ñîñòîèò èç ìàòðèöû êëþ÷åé è íàáîðà êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ, âêëþ÷àþùèõ âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà, åìêîñòè íàêîïëåíèÿ è óñèëèòåëè íà âûõîäå. Ñ ïîìîùüþ ñõåìû àäðåñàöèè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîå ìóëüòèïëåêñèðîâàíèå êàíàëîâ íà îáùèé âûõîä. Ïîõîæóþ ñòðóêòóðó èç íàáîðà êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ èìååò êðåìíèåâûé ìóëüòèïëåêñîð äëÿ ëèíååê ôîòîïðèåìíèêîâ [15, 16].
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ðàçðàáîòàííîãî ÌÌÏÍ 320×256 ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1. Ìóëüòèïëåêñîð ñîñòîèò èç ìàòðèöû âõîäíûõ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê ñ èíäèåâûìè ìèêðîñòîëáàìè, ìàòðèöû êîììóòèðóþùèõ ÿ÷ååê, íàáîðà êàíàëîâ 3 ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, âåðòèêàëüíîãî è ãîðèçîíòàëüíîãî ðåãèñòðîâ è âûõîäíîé øèíû ñ÷èòûâàíèÿ. Êàæäûé êàíàë 3 ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà ñîåäèíåí ñ ôîòîäèîäîì ÷åðåç êëþ÷ àäðåñàöèè Òi, j (i = 1, 2, …, 320, j = 1, 2, …, 256) è êîíòàêòíóþ ïëîùàäêó ñ èíäèåâûì ìèêðîñòîëáîì è ñîäåðæèò âõîäíóþ ñõåìó 1, ïåðåêëþ÷àåìóþ åìêîñòü íàêîïëåíèÿ 2 è êëþ÷ Si (i = 1, 2, …, 320).
Òàêèì îáðàçîì, â êàæäîé ÿ÷åéêå ìàòðèöû íàõîäèòñÿ êëþ÷, êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ êîììóòàöèè ôîòîäåòåêòîðà ñî ñòîëáöîâîé øèíîé. Êîãäà âåðòè-
In ñòîëá
ÔÄ
Tij
Âåðòèêàëüíûé ðåãèñòð
Ìàòðèöà ÿ÷ååê ñ÷èòûâàíèÿ 320×256
13
11
3
2 22
Di
S1
S319
S320
Âûõîä
Ãîðèçîíòàëüíûé ðåãèñòð
VÑÑ
GND
Âíóòðèêðèñòàëüíûé
Sync
ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ
F0 Bias + 1 ïÔ + 2 ïÔ +4 ïÔ + 8 ïÔ Vback
Ðèñ. 1. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà êðåìíèåâîãî ìóëüòèïëåêñîðà MÌÏÍ 320×256. 1 – âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, 2 – ïåðåêëþ÷àåìûå åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, 3 – êàíàë ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, Si – êëþ÷ ñ÷èòûâàíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà êàíàëà.
êàëüíûé ðåãèñòð âûáèðàåò ñòðîêó â ìàòðèöå, êëþ÷åâûå òðàíçèñòîðû â ÿ÷åéêàõ, ïîäñîåäèíåííûõ ê äàííîé ñòðîêå, âêëþ÷àþòñÿ îäíîâðåìåííî. Ñ ïîìîùüþ âõîäíîé ñõåìû 1 óñòàíàâëèâàåòñÿ íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà ôîòîäåòåêòîðå è ñ÷èòûâàåòñÿ ôîòîòîê. Ïðè ýòîì ôîòîòîê ÊÐÒ-äèîäîâ âûáðàííîé ñòðîêè ÷åðåç ñòîëáöîâûå øèíû èíòåãðèðóåòñÿ íà ñîîòâåòñòâóþùèõ åìêîñòÿõ íàêîïëåíèÿ 2, êîòîðûå ïåðèîäè÷åñêè çàðÿæàþòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Íàêîïëåíèå ôîòîòîêîâ âî âñåõ êàíàëàõ îñóùåñòâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî. Åìêîñòü íàêîïëåíèÿ ìîæåò ïðèíèìàòü çíà÷åíèÿ â äèàïàçîíå îò 1 äî 16 ïÔ ñ äèñêðåòíîñòüþ 1 ïÔ. Âûõîäíîé ñèãíàë ìóëüòèïëåêñîðà ïðîïîðöèîíàëåí íàêîïëåííîìó íà åìêîñòè 2 ñèãíàëüíîìó çàðÿäó. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÌÌÏÍ 128×128 îòëè÷àåòñÿ îò ñõåìû ÌÌÏÍ 320×256 òîëüêî ôîðìàòîì ìàòðèöû ÿ÷ååê è êîëè÷åñòâîì êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
61
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà
Íà ðèñ. 2 èçîáðàæåíà óïðîùåííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ðàçðàáîòàííîãî ÌÌÏÍ 320×256. ÌÌÏÍ âûïîëíÿåò íàêîïëåíèå ñèãíàëîâ îò îòäåëüíûõ ôîòîäèîäîâ íà ñîîòâåòñòâóþùèõ åìêîñòÿõ, ôèêñàöèþ ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè õðàíåíèÿ è ïîñëåäîâàòåëüíîå ñ÷èòûâàíèå èíôîðìàöèè ñ åìêîñòåé õðàíåíèÿ íà îáùèé âûõîä.
Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ôîòîäèîäîâ (Vñì) ïîäàåòñÿ íà çàòâîð âõîäíîãî òðàíçèñòîðà Ò1 êàíàëà ñ÷èòûâàíèÿ (ñì. ðèñ. 2). Ñ÷èòûâàíèå ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîãî âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî çà îäèí öèêë çàðÿäà, ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè ïîäà÷å ïîëîæèòåëüíîãî èìïóëüñà íà øèíó Fâûá êëþ÷ âûáîðêè Sâ îòêðûâàåòñÿ íà âðåìÿ äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà è ïðîèñõîäèò ôèêñàöèÿ ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè õðàíåíèÿ Ñâûá. Çàòåì íà øèíó Fñáð ïðèõîäèò ïîëîæèòåëüíûé èìïóëüñ, êëþ÷ Sñá îòêðûâàåòñÿ è åìêîñòü íàêîïëåíèÿ çàðÿæàåòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ.
Ñ ïîÿâëåíèåì “1” íà àäðåñíîé øèíå Fàäð êëþ÷ Si îòêðûâàåòñÿ è íà âûõîäíîé øèíå, íàãðóæåííîé íà èñòî÷íèê òîêà Ò3, ïîÿâëÿåòñÿ ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ íà çàòâîðå òðàíçèñòîðà ñ÷èòûâàíèÿ Ò2. ×åðåç 1/2 òàêòà íà øèíå ñáðîñà Fñáð2 ïîÿâëÿåòñÿ èìïóëüñ, îòêðûâàþùèé êëþ÷ ñáðîñà Sñá2, è íà øèíå ñ÷èòûâàíèÿ âîçíèêàåò ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ çàðÿäêè åìêîñòè õðàíåíèÿ. Ðàçíîñòü äâóõ íàïðÿæåíèé ïðîïîðöèîíàëüíà âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî â i-ì êàíàëå ñèãíàëüíîãî çàðÿäà. Ýòà ðàçíîñòü ôîðìèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñõåìû äâîéíîé êîððåëèðîâàííîé âûáîðêè (ÄÊÂ). Òàêæå ÄÊ ïîçâîëÿåò ïîäàâèòü 1/f-øóì âûõîäíîãî òðàí-
ØÑi
ÅÏ ÅÏ
VÐÅÃ
T4 VCM T1
Fñáp Sñá
S1 S2 S3 S4
CH0 CH1 CH2 CH3 CH4
ÅÏ
Fâûá
Sñá2
SB Câûá
Si
T2
Fñáp2 Fàäð
ÄÊÂ Âûõîä
VCM2
T3
Ðèñ. 2. Óïðîùåííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ìàòðè÷íîãî ìóëüòèïëåêñîðà ÌÌÏÍ 320×256.
çèñòîðà, øóìû è “íàâîäêè” ïî öåïÿì ïèòàíèÿ è âûõîäíîãî ñèãíàëà.
Ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû
Îáùèå ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè
Äîñòèæåíèå ïðåäåëüíîãî óðîâíÿ òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê òåïëîâèçèîííûõ ñèñòåì îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè îðãàíèçàöèè ðàáîòû ëèíååê ôîòîïðèåìíèêîâ â ðåæèìå âðåìåííîé çàäåðæêè è íàêîïëåíèÿ ôîòîòîêîâ. Äëÿ ýòîãî òðåáóþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìóëüòèïëåêñîðû [4, 17, 18]. Ñîçäàíèå è èñïîëüçîâàíèå òàêèõ ìóëüòèïëåêñîðîâ ñâÿçàíî ñ îïðåäåëåííûìè òðóäíîñòÿìè ïîëó÷åíèÿ ïðèåìëåìîãî ïðîöåíòà âûõîäà ãîäíûõ êðèñòàëëîâ, ñëîæíîñòüþ â óïðàâëåíèè è ïðàêòè÷åñêîì ïðèìåíåíèè [3].
 ñëó÷àå, êîãäà íå òðåáóåòñÿ äîñòèæåíèÿ ïðåäåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ÈÊ ÔÏÓ, è/èëè ïðè îáåñïå÷åíèè íàäëåæàùåãî óðîâíÿ òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ìíîãîýëåìåíòíîé ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ñòðóêòóðû ìîæåò îêàçàòüñÿ ýêîíîìè÷åñêè öåëåñîîáðàçíûì ïðèìåíåíèå ãèáðèäíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ ñ îäíîðÿäíûì ðàñïîëîæåíèåì Ô×Ý, êîòîðîå îáåñïå÷èâàþò ïðîñòûå ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû (ËÌ) 1×576 è 1×288. Ïðè÷åì ïîñëåäíèé âûïîëíåí â ôîðìàòå ôîòîïðèåìíèêîâ ôèðìû “Sofradir”, èìååò ïîíèæåííîå ýíåðãîïîòðåáëåíèå è ïðè èçãîòîâëåíèè îáåñïå÷èâàåò âûñîêèé ïðîöåíò âûõîäà ãîäíûõ êðèñòàëëîâ.
Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò äîñòàòî÷íî äëèííûå ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû 1×576 [4, 15, 16, 18, 19], êîòîðûå ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîëíîôîðìàòíîãî (768×576) ÈÊ èçîáðàæåíèÿ ïîçâîëÿþò ïîëíîñòüþ èñêëþ÷èòü ìåõàíè÷åñêóþ ðàçâåðòêó ïî îäíîé èç êîîðäèíàò.
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ðàçðàáîòàííûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ 1×576 (îáùàÿ äëÿ ËÌ-1 è ËÌ-2) ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3. Ìóëüòèïëåêñîð ñîñòîèò èç âõîäíûõ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê 1 ñ èíäèåâûìè ìèêðîñòîëáàìè, íàáîðà êàíàëîâ 4 ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, ÷åòûðåõ ñäâèãîâûõ ðåãèñòðîâ è ÷åòûðåõ âûõîäíûõ øèí ñ÷èòûâàíèÿ. Êàæäûé êàíàë ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà íåïîñðåäñòâåííî ñîåäèíåí ñ ôîòîäèîäîì ÷åðåç êîíòàêòíóþ ïëîùàäêó 1 ñ èíäèåâûì ìèêðîñòîëáîì è ñîäåðæèò âõîäíóþ ñõåìó 2, ïåðåêëþ÷àåìóþ åìêîñòü íàêîïëåíèÿ 3, àêòèâíûé òðàíçèñòîð èñòîêîâîãî ïîâòîðèòåëÿ è êëþ÷ Si (i = 1, 2, …, 576).
Ñ ïîìîùüþ âõîäíîé ñõåìû 2 óñòàíàâëèâàåòñÿ íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà ôîòîäåòåêòîðå è ñ÷èòûâàåòñÿ ôîòîòîê. Ôîòîòîê èíòåãðèðóåòñÿ íà åìêîñòè íàêîïëåíèÿ 3, êîòîðàÿ ïåðèîäè÷åñêè çàðÿæàåòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Ïî ñäâèãîâîìó ðåãèñòðó, óïðàâëÿåìîìó èìïóëüñíûìè íàïðÿæåíèÿìè, ïðîäâèãàåòñÿ èìïóëüñ ñ âûñîêèì ëîãè÷åñêèì óðîâ-
62 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
Âûõîä 2
4
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Âûõîä 4
S2 S4
33 4
22
S288
3
2
S290
3
2
4
S574
3
2
S576
3
2
4
24
1 60
13
22 44
33
Âûõîä 1
S1 S3
288 30
290
1
574 576
250
287 289
573 575
22
3
S287
3
S289
4
2 3
S573
2 3
S575
4
Âûõîä 3
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Ðèñ. 3. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà êðåìíèåâîãî ìóëüòèïëåêñîðà 1×576. 1 – âõîäíûå êîíòàêòíûå ïëîùàäêè ñ èíäèåâûìè ìèêðîñòîëáàìè, 2 – âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, 3 – ïåðåêëþ÷àåìûå åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, 4 – êàíàë ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, Si – êëþ÷ ñ÷èòûâàíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà êàíàëà.
íåì “1”. Ðàçíîñòü óðîâíåé çàðÿäêè è ðàçðÿäêè êàæäîé åìêîñòè 3 ôèêñèðóåòñÿ îäèí ðàç çà ïåðèîä îïðîñà âñåõ êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ è ïåðåäàåòñÿ íà âûõîä ñ ïîìîùüþ àäðåñíîãî êëþ÷à Si.
Ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû
Íà ðèñ. 4 èçîáðàæåíà óíèôèöèðîâàííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ñîçäàííîãî 576êàíàëüíîãî ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-2.
Ñ÷èòûâàíèå ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîãî âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî çà îäèí öèêë çàðÿäà, ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì [16]. Ñ ïîÿâëåíèåì “1” íà àäðåñíîé øèíå Fàäð êëþ÷ Si îòêðûâàåòñÿ è íà âûõîäíîé øèíå, íàãðóæåííîé íà èñòî÷íèê òîêà Ò3, ïîÿâëÿåòñÿ ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ íà çàòâîðå òðàíçèñòîðà ñ÷èòûâàíèÿ Ò2. ×åðåç 1/2 òàêòà íà øèíå ñáðîñà Fñáð ïîÿâëÿåòñÿ èìïóëüñ, îòêðûâàþùèé êëþ÷ ñáðîñà Sñá, è íà øèíå ñ÷èòûâàíèÿ âîçíèêàåò ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ çàðÿäêè åìêîñòè. Ðàçíîñòü
VCM ÎÓ
ÅÏ
Âõîäi
T1 CH0
Sñá
S1 S2 S3 S4 CH1 CH2 CH3 CH4
ÅÏ T2
Si
Fñáp Fàäð
ÄÊÂ Âûõîä
VCM2
T3
Ðèñ. 4. Óíèôèöèðîâàííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ëèíåéíîãî ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-2 1×576.
äâóõ íàïðÿæåíèé ïðîïîðöèîíàëüíà âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî â i-ì êàíàëå ñèãíàëüíîãî çàðÿäà. Ýòà ðàçíîñòü ôîðìèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñõåìû ÄÊÂ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
63
Äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü â äàííîé ñõåìå ïîìèìî ôóíêöèè ôîðìèðîâàíèÿ òî÷íîãî, òåðìîñòàáèëüíîãî ñìåùåíèÿ îáåñïå÷èâàåò íèçêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ. Ïàðàìåòðû òðàíçèñòîðîâ äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà âûáèðàëèñü èç óñëîâèÿ ìèíèìèçàöèè øóìà ïðè íåáîëüøîì ïîòðåáëÿåìîì òîêå. Ìèíèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äåòåêòîðà, êîòîðîå îáåñïå÷èâàåò ðåæèì ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà ñ øóìàìè, îãðàíè÷åííûìè ôëóêòóàöèÿìè ôîíîâîãî ïîòîêà ÈÊ èçëó÷åíèÿ, ñîñòàâëÿåò îêîëî 200 êÎì ïðè âðåìåíè íàêîïëåíèÿ tí = 40 ìêñ.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà êàíàëà ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-1 îòëè÷àåòñÿ òîëüêî îòñóòñòâèåì äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ. Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ôîòîäèîäîâ ïîäàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà çàòâîð âõîäíîãî òðàíçèñòîðà (Ò1) êàíàëà ñ÷èòûâàíèÿ. Ñ÷èòûâàíèå ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîãî âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî çà îäèí öèêë çàðÿäà, ïðîèñõîäèò àíàëîãè÷íî ðàññìîòðåííîìó âûøå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïî ñðàâíåíèþ ñ ìóëüòèïëåêñîðîì ËÌ-2 îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-1 ÿâëÿåòñÿ áîëåå íèçêàÿ ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü.
Ìóëüòèïëåêñîð ËÌ 1×288 âûïîëíåí ïî ñõåìå ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-1 â ôîðìàòå ôîòîïðèåìíèêîâ ôèðìû “Sofradir” ñ øàãîì 28 ìêì.
Ðàçðàáîòàííûå ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû ËÌ, ËÌ-1 è ËÌ-2 óäîáíû â îáðàùåíèè, òàê êàê òðåáóþò äëÿ ðàáîòû òîëüêî äâà èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ: íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ (+ Åï) è òî÷íî ïîäñòðàèâàåìîå îáðàòíîå ñìåùåíèå ôîòîäèîäà (Vñì), à òàêæå òðè èìïóëüñíûõ íàïðÿæåíèÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ ðåãèñòðàìè ñäâèãà.
Âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà
Âõîäíûå ñõåìû ìóëüòèïëåêñîðîâ äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ìíîãèì òðåáîâàíèÿì.  íàøåì ñëó÷àå îñîáåííî âàæíî, ÷òîáû îíè îáåñïå÷èâàëè âûñîêóþ îäíîðîäíîñòü ñìåùåíèÿ ôîòîïðèåìíèêîâ è ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà [1].
Ïðè èñïîëüçîâàíèè íà âõîäå ïðîñòîé ñõåìû ïðÿìîé èíæåêöèè ôîòîòîêà ÷åðåç ÌÎÏ-òðàíçèñòîð (ìóëüòèïëåêñîðû ËÌ, ËÌ-1, ÌÌÏÍ) íåîäíîðîäíîñòü ñìåùåíèÿ ôîòîäèîäîâ ïîâòîðÿåò íåîäíîðîäíîñòü ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ âõîäíûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ [20]. Õàðàêòåðíîå çíà÷åíèå íåîäíîðîäíîñòè ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ âõîäíûõ òðàíçèñòîðîâ ìóëüòèïëåêñîðà ïðè èçãîòîâëåíèè ÈÑ ïî ñîâðåìåííîé ïðîìûøëåííîé ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè ñîñòàâëÿåò ± 15 ì (àáñîëþòíîå îòêëîíåíèå).
Ïðè íåîáõîäèìîñòè óëó÷øåíèÿ îäíîðîäíîñòè ñìåùåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ñâîéñòâî êîððåëÿöèè ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ äâóõ ñìåæíûõ òðàíçèñ-
òîðîâ. Ñõåìà áóôåðèðîâàííîé ïðÿìîé èíæåêöèè (ìóëüòèïëåêñîð ËÌ-2) ôîðìèðóåò ñìåùåíèå íà ôîòîäàò÷èêå ñ îøèáêîé, ðàâíîé ðàçíîñòè ïîðîãîâûõ íàïðÿæåíèé äâóõ ñîñåäíèõ òðàíçèñòîðîâ.  ýòîé ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ ñèììåòðèÿ òðàíçèñòîðîâ äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ [21, 22]. Íåîäíîðîäíîñòü íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ íà ôîòîäåòåêòîðàõ ïðè èñïîëüçîâàíèè íà âõîäå ñõåìû ñ áóôåðíûì óñèëèòåëåì íå ïðåâûøàåò ± 6 ìÂ.
Ðàññìîòðèì äàëåå ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà. ×àñòü ôîòîòîêà øóíòèðóåòñÿ âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì äåòåêòîðà èëè, íà âûñîêîé ÷àñòîòå, åìêîñòüþ âõîäíîãî óçëà è íå äîñòèãàåò åìêîñòè íàêîïëåíèÿ. Ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà õàðàêòåðèçóåòñÿ äîëåé èíæåêòèðóåìîãî â óñòðîéñòâî ôîòîòîêà. Óñëîâèåì âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè ñ÷èòûâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ òðåáîâàíèå
gsRd >> 1,
(1)
ãäå gs – äèôôåðåíöèàëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü âõîäíîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà, Rd – äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äåòåêòîðà [16].
 ñõåìå ñ ïðÿìîé èíæåêöèåé äèôôåðåíöèàëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü âõîäíîãî òðàíçèñòîðà çàâèñèò îò òîêà I ÷åðåç òðàíçèñòîð.  ïîäïîðîãîâîì ðåæèìå â êà÷åñòâå îöåíêè ìîæíî èñïîëüçîâàòü ôîðìóëó
gs
=
qI kT
,
ãäå kT/q – òåïëîâîé ïîòåíöèàë; â íàäïîðîãîâîì ðåæèìå ôîðìóëó
gs =
2W L
μCox I
,
ãäå W/L – îòíîøåíèå øèðèíà/äëèíà êàíàëà òðàíçèñòîðà, μ – ïîäâèæíîñòü, Ñîõ – óäåëüíàÿ åìêîñòü äèýëåêòðèêà [16].
 íàøåì ñëó÷àå ïðè áîëüøîì òåìíîâîì òîêå äåòåêòîðà è/èëè ïðè âûñîêîì óðîâíå ÈÊ ôîíà ïðîáëåì ñ ýôôåêòèâíîñòüþ ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà íå âîçíèêàåò [2]. Äëÿ òîãî ÷òîáû îáåñïå÷èòü äîñòàòî÷íóþ ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà íà âûñîêîé ÷àñòîòå ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè âõîäíîãî óçëà äîëæíà áûòü ìåíüøå âðåìåíè èíòåãðèðîâàíèÿ ôîòîòîêà â ìóëüòèïëåêñîðå.
Ñõåìà ñ îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì (ìóëüòèïëåêñîð ËÌ-2), õàðàêòåðèçóåìûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ ÊV, èìååò â (KV + 1) ðàç áîëüøóþ âõîäíóþ ïðîâîäèìîñòü ïðè òîì æå òîêå ÷åðåç âõîäíîé òðàíçèñòîð. Îãðàíè÷åíèÿ, íàêëàäûâàåìûå íåðàâåíñòâîì (1), îñëàáëÿþòñÿ è ñõåìà îêàçûâàåòñÿ áîëåå ðàáîòîñïîñîáíîé â îáëàñòè ìåíüøèõ ñî-
64 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
ïðîòèâëåíèé äåòåêòîðà è ìåíüøèõ ïðîèçâåäåíèé Iôtí, ãäå Iô – ôîòîòîê, tí – âðåìÿ íàêîïëåíèÿ [2, 16].
 ìóëüòèïëåêñîðàõ ËÌ 1×288, ÌÌÏÍ 128×128 è ÌÌÏÍ 320×256 ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü âû÷èòàíèÿ (êîìïåíñàöèè) ïîñòîÿííîãî óðîâíÿ âõîäíîãî òîêà ñ ïîìîùüþ óïðàâëÿåìûõ èñòî÷íèêîâ èíâåðñíîãî òîêà, ðàçìåùåííûõ â êàæäîì êàíàëå ñ÷èòûâàíèÿ. Îðãàíèçàöèÿ ìàòðè÷íûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ îáåñïå÷èâàåò âû÷èòàíèå ïîñòîÿííîãî óðîâíÿ âõîäíîãî òîêà èíäèâèäóàëüíî äëÿ êàæäîé ñòðîêè ôîòî÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ìàòðèöû. Ïðè ýòîì ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî øóì âõîäíûõ êàñêàäîâ ìóëüòèïëåêñîðîâ óâåëè÷èâàåòñÿ â 2 ðàç çà ñ÷åò ðåæèìà âû÷èòàíèÿ òîêîâ íà âõîäå.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå
Ðàçðàáîòàííûå ìóëüòèïëåêñîðû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ñîâìåñòíîé ðàáîòû ñ ëèíåéêàìè è ìàòðèöàìè n+–p-ôîòîäèîäîâ íà îñíîâå ÊÐÒ â ÈÊ äèàïàçîíàõ 3–5 è 8–16 ìêì.
Ìóëüòèïëåêñîðû èçãîòîâëåíû ïî ñòàíäàðòíîé ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè ñ îäíèì ñëîåì ïîëèêðåìíèåâûõ çàòâîðîâ, äâóìÿ ñëîÿìè ìåòàëëè÷åñêîé ðàçâîäêè è ñ ìàêñèìàëüíûì íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ 6 Â.
Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ðàçðàáîòàííûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ, ïðèâåäåííûå â òàáë. 1, ñîîòâåòñòâóþò ìèðîâîìó óðîâíþ. Ìóëüòèïëåêñîðû ðàáîòàþò â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò 300 äî 65 K è îáåñïå÷èâà-
Òàáëèöà 1. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ìóëüòèïëåêñîðîâ, ðàçðàáîòàííûõ äëÿ ÈÊ ÔÏÓ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 8–16 ìêì
Òèï êðèñòàëëà Íàèìåíîâàíèå ïàðàìåòðà
ËÌ 1×288
ËÌ-1 1×576
ËÌ-2 1×576 ÌÌÏÍ 128×128 ÌÌÏÍ 320×256
Ôîðìàò êðèñòàëëà
1×288
1×576
1×576
128×128
320×256
Êîëè÷åñòâî ëèíèé ñ÷èòûâàíèÿ
288
576
576
128 256
Òèïû ôîòîïðèåìíèêîâ
Âõîäíàÿ ïîëÿðíîñòü ôîòîäèîäîâ
ÊÐÒ 8–16, 3–5μ n+ íà p-ïîäëîæêå
Øàã âõîäíûõ êîíòàêòíûõ
28
30
30
40×40
35×35
ïëîùàäîê, ìêì
Òåõíîëîãèÿ
1,0 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,2 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,2 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,2 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,0 ÊÏÎÏ ÄÌ
Òèï âõîäíîé ñõåìû
Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ Áóôåðèðîâàííàÿ Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ
Îäíîðîäíîñòü ñìåùåíèÿ ± 15 ± 15 ± 6 ± 11 ± 15 ôîòîäèîäîâ, íå õóæå, ìÂ
Ïðèíöèï íàêîïëåíèÿ
—
—
—
Ïîñòðî÷íîå
Ïîñòðî÷íîå
Âû÷èòàíèå ïîñòîÿííîãî óðîâíÿ
+
——
+
+
åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, ïÔ
ÑH0
1 1,3 1,3 1
1
ÑH1 1 2 2 1 1
ÑH2 2 6 6 2 2
ÑH3 4 — — 4 4
ÑH4 8 — — 8 8
Ìàêñèìàëüíûé âõîäíîé òîê,
300
200
200
300 300
íå ìåíåå, íÀ
Âðåìÿ íàêîïëåíèÿ, ìêñ
20
40
40
10–130
10–130
Òàêòîâàÿ ÷àñòîòà, ÌÃö
3,5 3,5 3,5 1 2,5
Ìàêñèìàëüíûé âûõîäíîé ñèãíàë, íå ìåíåå, Â
2
1,9 1,9 1,9
2
Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí,
80
79
79 80 80
íå ìåíåå, äÁ
Êîëè÷åñòâî ñèãíàëüíûõ âûõîäîâ
4
4
4 1 1,4
Êîëè÷åñòâî ðàáîòàþùèõ ÿ÷ååê
100
100
100
99 99,99
ñ÷èòûâàíèÿ, íå ìåíåå, %
Ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü,
30
50
80 40 100
íå áîëåå, ìÂò
Ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû êðèñòàëëà, ìì
5,3×9,7
4×18
5×18
8,2×9,0
12,4×14,1
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
65
þò âûñîêóþ îäíîðîäíîñòü íàïðÿæåíèé ñìåùåíèÿ ôîòîäåòåêòîðîâ. Ïîñëåäíåå îñîáåííî âàæíî, ïîñêîëüêó èçáûòî÷íûå 1/f-øóìû äëèííîâîëíîâûõ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ìèíèìàëüíû â óçêîì äèàïàçîíå îáðàòíûõ ñìåùåíèé (25–50 ìÂ) [2, 4, 16, 18]. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ïîëó÷åíû ïðè îáñëåäîâàíèè öåëîãî ðÿäà îáðàçöîâ è ìîãóò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê òèïè÷íûå.
Õîòÿ ñîçäàííûå ìóëüòèïëåêñîðû îðèåíòèðîâàíû íà ïîäêëþ÷åíèå ê ëèíåéêàì è ìàòðèöàì ÈÊ ôîòîäèîäîâ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ 3–5 è 8–16 ìêì, èõ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðè ðàáîòå ñ ôîòîñîïðîòèâëåíèÿìè èëè äðóãèìè èñòî÷íèêàìè ñèãíàëîâ.
Ìíîãîýëåìåíòíûå ãèáðèäíûå ôîòîïðèåìíèêè
Íà áàçå ðàçðàáîòàííûõ â ÈÔÏ ÑÎ ÐÀÍ êðåìíèåâûõ êðèñòàëëîâ ìóëüòèïëåêñîðîâ ñîçäàí öåëûé ðÿä ëèíåéíûõ è ìàòðè÷íûõ ôîòîïðèåìíèêîâ äëèííîâîëíîâîãî ÈÊ äèàïàçîíà. Õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ èç ýòèõ ôîòîïðèåìíèêîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 2 [3, 4]. Èç òàáëèöû âèäíî, ÷òî ëèíåéíûå ôîòîïðèåìíèêè ðàçìåðíîñòüþ 1×576 íà îñíîâå ìóëüòèïëåêñîðîâ ËÌ-1 îáåñïå÷èâàþò ñîçäàíèå ïîëíîôîðìàòíûõ òåïëîâèçèîííûõ ñèñòåì âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ. Óíèâåðñàëüíûé ìóëüòèïëåêñîð ÌÌ-Â, ïîäðîáíî îïèñàííûé â ðàáîòå [23], ñ øèðîêèì äèàïàçîíîì ðåãóëèðîâàíèÿ âðåìåíè íàêîïëåíèÿ 40–20 000 ìêñ îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó ñðåäíå- è äëèííîâîëíîâûõ ôîòîïðèåìíûõ ìàòðèö, âûïîëíåííûõ èç ðàçëè÷íûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëàõ ñ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðîé îò 65 äî 215 K. Ìóëüòèïëåêñîðû ñ ïîñòðî÷-
Ðèñ. 5. Òåïëîâûå èçîáðàæåíèÿ, ïîëó÷åííûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìóëüòèïëåêñîðà ÌÌÏÍ 320×256.
íûì íàêîïëåíèåì ÌÌÏÍ 128×128 è ÌÌÏÍ 320×256 îáëàäàþò áîëüøîé çàðÿäîâîé åìêîñòüþ è âûñîêèì äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì, ÷òî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ïðåäåëüíûå ïàðàìåòðû òåìïåðàòóðíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè äëÿ ìàòðèö äèàïàçîíà 8–16 ìêì íà îñíîâå ôîòîäèîäîâ ÊÐÒ.
Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíû ïðèìåðû òåïëîâûõ èçîáðàæåíèé, ïîëó÷åííûå â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 8–16 ìêì íà îñíîâå ôîòîäèîäîâ ÊÐÒ è êðåìíèåâîãî ìóëüòèïëåêñîðà ÌÌÏÍ 320×256 [18].
Çàêëþ÷åíèå
Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÑÎ ÐÀÍ â êîîïåðàöèè ñ ÎÀÎ “Àíãñòðåì” ðàçðàáîòàë è èçãîòîâèë ïðîìûøëåííî îðèåíòèðîâàííóþ ñåðèþ ëèíåé-
Òàáëèöà 2. Òèïè÷íûå õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ äëèííîâîëíîâûõ ãèáðèäíûõ ÈÊ ôîòîïðèåìíèêîâ, ñîçäàííûõ â ÈÔÏ ÑÎ ÐÀÍ
Äëèííîâîëíîâàÿ ãðàíèöà
ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè, ìêì
Ýêâèâàëåíòíàÿ øóìó ðàçíîñòü òåìïåðà-
òóð, ìÊ Âðåìÿ íàêîïëåíèÿ,
ìêñ ×àñòîòà êàäðîâ,
Ãö
Ðàçìåðíîñòü ÔÏÌ, øàã ðàçìåùåíèÿ ýëåìåíòîâ
Èñïîëüçóåìûé ìóëüòèïëåêñîð
Òèï è ìàòåðèàë ôîòîïðèåìíîé ìàòðèöû
1×576, 30 ìêì
128×128, 50×50 ìêì
ËÌ 1×576 MÌ-Â
n+–p-ôîòîäèîäû íà îñíîâå ÌËÝ CdHgTe
ôîòîðåçèñòîðû íà êâàíòîâûõ ÿìàõ GaAs/AlGaAs**
10,2 4,3* 8,7
8,3
14 72 180 256 30 60
22 5000
128×128,
ÌÌÏÍ
10,2 16 65
40×40 ìêì
128×128
n+–p-ôîòîäèîäû íà îñíîâå ÌËÝ
320×256,
ÌÌÏÍ
CdHgTe
~ 11 ~ 20 65
35×35 ìêì
320×256
* Ñëàáîîõëàæäàåìûé ìîäóëü íà òåðìîýëåêòðè÷åñêîì ýëåìåíòå Ïåëüòüå (ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà 215 K). ** Ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà 65 K.
25 50 50 50
60
30
66 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
íûõ (1×288, 1×576) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×256) êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ãèáðèäíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ äàëüíåãî ÈÊ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà â ïåðâóþ î÷åðåäü íà îñíîâå ñîåäèíåíèÿ êàäìèé–ðòóòü–òåëëóð. Ñîçäàííûå ìóëüòèïëåêñîðû èñïîëüçîâàíû äëÿ ãèáðèäíîé ìèêðîñáîðêè ÈÊ ôîòîïðèåìíèêîâ ñ ïðåäåëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ïîëó÷åíû ÈÊ èçîáðàæåíèÿ ðàçíîãî ôîðìàòà ñ âûñîêèì (< 0,02 K) ðàçðåøåíèåì ïî òåìïåðàòóðå è ñ êàäðîâîé ÷àñòîòîé äî 60 Ãö.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü Ï.Ð. Ìàøåâè÷ó è À.À. Ðîìàíîâó çà ïîääåðæêó è ýôôåêòèâíóþ ïîìîùü ïðè èçãîòîâëåíèè ìóëüòèïëåêñîðîâ íà òåõíîëîãè÷åñêîé áàçå ÎÀÎ “Àíãñòðåì”.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Ðîãàëüñêèé À. Èíôðàêðàñíûå äåòåêòîðû. Ïåð. ñ àíãë. / Ïîä ðåä. À.Â. Âîéöåõîâñêîãî. Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 2003. 636 ñ.
12. Îâñþê Â.Í., Âàñèëüåâ Â.Â., Êîçëîâ À.È. è äð. Ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà íà îñíîâå ñëîåâ ÊÐÒ, âûðàùåííûõ ìåòîäîì ìîëåêóëÿðíî-ëó÷åâîé ýïèòàêñèè (ãëàâà 3) // “Ìàòðè÷íûå ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà èíôðàêðàñíîãî äèàïàçîíà”. Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 2001. 376 ñ.
13. Êîçëîâ À.È., Ìàð÷èøèí È.Â., Îâñþê Â.Í., Øàøêèí Â.Â. Êðåìíèåâûå ìóëüòèïëåêñîðû äëÿ ìíîãîýëåìåíòíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ ÈÊ äèàïàçîíà // Àâòîìåòðèÿ. 2005. Ò. 41. ¹ 3. Ñ. 88–99.
14. Îâñþê Â.Í., Ñèçîâ Ô.Ô., Ñèäîðîâ Þ.Ã. è äð. Ôîòîïðèåìíèêè íà îñíîâå ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ ÑdxHg1–xTe, äëÿ ñðåäíåãî è äàëüíåãî ÈÊ äèàïàçîíîâ // Ìèêðîýëåêòðîíèêà. 2002. Ò. 31. ¹ 6. Ñ. 414–422.
15. www.sofradir.com
16. www.indigosystems.com
17. Destefanis G., Audebert P., Mottin E. et al. High performance LWIR 256×256 HgCdTe focal plane array operating at 88 K // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. P. 111–118.
18. Mottin E., Pantigny P., Boch R. An improved architecture of IR FPA readout circuits // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. P. 119–128.
19. Kanno T., Saga M., Kawahara A. et al. Development of LPE grown HgCdTe 64×64 FPA with a cutoff wavelength of 10,6 μm // Proc. SPIE. 1993. V. 2020. P. 49–56.
10. Hsieh C.C., Wu C.Y., Sun T.P. A new cryogenic CMOS readout structure for infrared focal plane array // IEEE J. of SSC. 1997. V. 32. ¹ 8. P. 1192–1199.
11. Hsieh C.C., Wu C.Y., Sun T.P., Jih F.W., Cherng Y.T. Highperformance CMOS buffered gate modulation input readout circuits for IR FPA // IEEE J. of SSC. 1998. V. 33. ¹ 8. P. 1188–1198.
12. Àêèìîâ Â.Ì., Åðåìååâà Ë.Å., Ëèñåéêèí Â.Ï. è äð. Ðàçðàáîòêà îõëàæäàåìûõ ÌÎÏ-ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ è îáðàáîòêè ñèãíàëà ñ ôîòîäèîäíûõ ÊÐÒ-ìàòðèö // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1995. ¹ 12. Ñ. 63–70.
13. Áîâèíà Ë.Ô., Áîëòàðü Ê.Î., Áóðëàêîâ È.Ä. è äð. Ôîêàëüíûå ìàòðèöû íà îñíîâå ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ äëÿ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ 3–5 è 8–12 ìêì // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1996. ¹ 6. Ñ. 74–77.
14. Ñòàôååâ Â.È., Áîëòàðü Ê.Î., Áóðëàêîâ È.Ä. è äð. Ìàòðè÷íûå ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà ñðåäíåãî è äàëüíåãî èíôðàêðàñíûõ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà íà îñíîâå ôîòîäèîäîâ èç CdxHg1– xTe // Ôèçèêà è òåõíèêà ïîëóïðîâîäíèêîâ. 2005. Ò. 39. ¹ 10. Ñ. 1257–1265.
15. Chamonal J.P., Audebert P. et. al. Long MWIR HgCdTe butted linear arrays // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. P. 467–475.
16. Êðûìñêèé À.È., Ôîìèí Á.È., ×åðåïîâ Å.È. Îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ è íåêîòîðûå ðåàëèçàöèè êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ëèíååê ÈÊ ôîòîäèîäîâ. // Àâòîìåòðèÿ. 1994. ¹ 2. C. 79–92.
17. Ïðèáîðû ñ çàðÿäîâîé ñâÿçüþ / Ïîä ðåä. Õîóâçà Ì., Ìîðãàíà Ä. Ïåð. ñ àíãë. Ì.: Ýíåðãîèçäàò, 1981. 376 ñ.
18. Ovsyuk V.N., Sizov F.F., Vasilyev V.V. et. al. MCT heteroepitaxial 4×288 FPA // Infrared Physics and Technology. 2004. V. 45. P. 13–21.
19. Forsthoefel J.J., Davis R.M. et. al. Performance of a linear multiplexed MWIR FPA featuring buffered direct injection // Proc. SPIE. 1989. V. 1157. P. 329–338.
20. Longo J.T. et. al. Infrared focal planes in intrinsic semiconductors // IEEE J. of Solid-Stat Circuits. 1978. V. SC-13. ¹ 1. P. 139–151.
21. Bluzer N., Jensen A.S. Current readout of infrared detectors // Opt. Engin. 1987. V. 26. ¹ 3. P. 241–248.
22. Lockwood A.H., Parrish W.J. Predicted performance of indium antimonide focal plane arrays // Opt. Engin. 1987. V. 26. ¹ 3. P. 228–236.
23. Êîçëîâ À.È., Ìàð÷èøèí È.Â., Îâñþê Â.Í. Óíèôèöèðîâàííûå êðåìíèåâûå ìóëüòèïëåêñîðû 128×128 äëÿ èíôðàêðàñíûõ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ // Àâòîìåòðèÿ. 2006. Ò. 42. ¹ 4. Ñ. 109–118.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
67
ÓÄÊ 621.382: 621.383.5
ÑÅÐÈß ÊÐÅÌÍÈÅÂÛÕ ÌÓËÜÒÈÏËÅÊÑÎÐÎÂ ÄËß ÊÐÒ-ÔÎÒÎÄÈÎÄÎÂ ÑÏÅÊÒÐÀËÜÍÎÃÎ ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ 8–16 ìêì
© 2008 ã. © 2008 ã.
À. È. Êîçëîâ, êàíä. òåõí. íàóê; È. Â. Ìàð÷èøèí; Â. Í. Îâñþê, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; À. Ë. Àñååâ
Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÑÎ ÐÀÍ, ã. Íîâîñèáèðñê E-mail: IFP@isp.nsc.ru; kozlov@thermo.isp.nsc.ru
 ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ðàçðàáîòêè ëèíåéíûõ (1×288, 1×576) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×256) êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 8–16 ìêì. Ïðèâåäåíû òèïè÷íûå ïàðàìåòðû ìóëüòèïëåêñîðîâ è õàðàêòåðèñòèêè äëèííîâîëíîâûõ ãèáðèäíûõ ÈÊ ôîòîïðèåìíèêîâ, ñîçäàííûõ â Èíñòèòóòå ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÑÎ ÐÀÍ.
Êîäû OCIS: 040.3060, 110.3080, 130.5990.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 13.06.2007.
Ââåäåíèå
Âî ìíîãèõ ïðàêòè÷åñêè âàæíûõ ñëó÷àÿõ íåîáõîäèìà ðåãèñòðàöèÿ èçîáðàæåíèé îáúåêòîâ è ñöåí â ÈÊ äèàïàçîíå 8–16 ìêì. Íàèáîëåå ÷àñòî äëÿ ýòîé öåëè èñïîëüçóþòñÿ ÈÊ ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà (ÔÏÓ) íà îñíîâå ñîåäèíåíèÿ êàäìèé–ðòóòü–òåëëóð (ÊÐÒ) [1, 2].
 îñíîâå ÈÊ ÔÏÓ îáû÷íî ëåæèò ëèíåéíûé èëè ìàòðè÷íûé ôîòîïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ, êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãèáðèäíîå ñîåäèíåíèå äâóõ êðèñòàëëîâ, îäèí èç êîòîðûõ ñîäåðæèò ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû (Ô×Ý), à âòîðîé – èíòåãðàëüíóþ ñõåìó ìóëüòèïëåêñîðà, êîòîðûé îñóùåñòâëÿåò ñ÷èòûâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ ïîñëå ôîòîýëåêòðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ÈÊ èçëó÷åíèÿ â Ô×Ý, èñêëþ÷àÿ èëè óïðîùàÿ ìåõàíè÷åñêóþ ðàçâåðòêó ïî îäíîé èëè ïî äâóì êîîðäèíàòàì [1–3].
Ôîòîäèîäû, âûïîëíåííûå íà îñíîâå ñîåäèíåíèé ÊÐÒ äëÿ äàëüíåãî (8–16 ìêì) ÈÊ äèàïàçîíà, õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëüøèìè òåìíîâûìè è/èëè ôîíîâûìè òîêàìè, íàëè÷èåì èçáûòî÷íûõ 1/f-øóìîâ è æåñòêèìè òðåáîâàíèÿìè ê îäíîðîäíîñòè íàïðÿæåíèé ñìåùåíèÿ [2, 4].
Âåäóùèìè ôèðìàìè (“SOFRADIR”, “Indigo Systems Corporation” è äð.) ðàçðàáîòàíû è â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñåðèéíî ïðîèçâîäÿòñÿ óíèôèöèðîâàííûå ðÿäû ëèíåéíûõ (4×288, 6×460, 1×512) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×240, 320×256, 384×288, 640×512)
êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ôîòîïðèåìíèêîâ äàëüíåãî, ñðåäíåãî è áëèæíåãî ÈÊ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ [5, 6]. Ôèðìà “Rockwell Science Center” ïðåäëàãàåò, íàïðèìåð, áîëåå 20 ìîäåëåé ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ îò 1,05 äî 14 ìêì. Ìîäåëè îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà ôîðìàòîì, âõîäíûìè ñõåìàìè, çàðÿäîâîé åìêîñòüþ è øàãîì ÿ÷ååê. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ìàêñèìàëüíûé ôîðìàò ìàòðèö óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ðàáî÷åé äëèíû âîëíû ôîòîïðèåìíèêà: 2048×2048 ýëåìåíòîâ ðàçëîæåíèÿ äëÿ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 0,9–2,5 ìêì, 1024×1024 – äëÿ äèàïàçîíà 0,9–5,0 ìêì, 256×256 – äëÿ äèàïàçîíà 8–12 ìêì è òîëüêî 128×128 – äëÿ äèàïàçîíà 8–14 ìêì.
 äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåíû âîïðîñû ñîçäàíèÿ óíèôèöèðîâàííîé ñåðèè ìóëüòèïëåêñîðîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ è ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ôîòîñèãíàëîâ ñ ëèíåéíûõ (1×288, 1×576) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×256) ÊÐÒ-ôîòîäåòåêòîðîâ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 8–16 ìêì. Ìóëüòèïëåêñîðû ðàçðàáîòàíû â Èíñòèòóòå ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ (ÈÔÏ) ÑÎ ÐÀÍ è èçãîòîâëåíû ïî ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè íà ïðîèçâîäñòâåííîé áàçå ÎÀÎ “Àíãñòðåì”.
Îñîáåííîñòüþ ðàññìàòðèâàåìûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ ÿâëÿåòñÿ áîëüøàÿ ïðîãðàììèðóåìàÿ åìêîñòü íàêîïëåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíîé îáùåé âåëè÷èíîé äî 48 ïÊë, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó ÈÊ ÔÏÓ â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 8–16 ìêì ïðè ðàçíîé ôîíîöåëåâîé îáñòàíîâêå.
60 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
Ìàòðè÷íûå ìóëüòèïëåêñîðû
Îáùèå ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè
Äëÿ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñ íèçêèìè òåìíîâûìè òîêàìè Idark è âûñîêèìè äèôôåðåíöèàëüíûìè ñîïðîòèâëåíèÿìè Rd ìîæíî èñïîëüçîâàòü îáû÷íûå ñîâðåìåííûå ìóëüòèïëåêñîðû ñ óìåðåííûìè åìêîñòÿìè íàêîïëåíèÿ Ñíàê, ðàñïîëîæåííûìè â êàæäîé ÿ÷åéêå ìàòðèöû. Ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ÈÊ ÔÏÓ íà ìàòðèöå ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ñ äëèííîâîëíîâîé ãðàíèöåé ÷óâñòâèòåëüíîñòè λÎÒÑ = 10,3 ìêì, ñ òåìíîâûì òîêîì Idark = 0,7 íÀ è äèôôåðåíöèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì Rd = 1010 Îì ïðè òåìïåðàòóðå 78 K [7].  ýòîì ñëó÷àå Ñíàê = 7,9 ïÊë, ðàñïîëîæåííûõ â êàæäîé ÿ÷åéêå ìàòðèöû, áûëî äîñòàòî÷íî äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêèõ çíà÷åíèé îáíàðóæèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè è õîðîøåãî òåìïåðàòóðíîãî ðàçðåøåíèÿ; âðåìÿ íàêîïëåíèÿ îãðàíè÷èâàëîñü âåëè÷èíîé 200 ìêñ [8].
Äëÿ ðåàëèçàöèè òðåáóåìûõ âåëè÷èí îáíàðóæèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ÈÊ ÔÏÓ íà áàçå ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ áîëåå âûñîêèìè òåìíîâûìè òîêàìè, è â óñëîâèÿõ çíà÷èòåëüíûõ ôîíîâûõ òîêîâ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü áîëüøèå åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû ñ èñïîëüçîâàíèåì àëüòåðíàòèâíîãî ïðèíöèïà âíåïèêñåëüíîãî èëè ïîñòðî÷íîãî íàêîïëåíèÿ [9–14]. Òàêîé ìàòðè÷íûé ìóëüòèïëåêñîð ñ ïîñòðî÷íûì íàêîïëåíèåì (ÌÌÏÍ) îáû÷íî ñîñòîèò èç ìàòðèöû êëþ÷åé è íàáîðà êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ, âêëþ÷àþùèõ âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà, åìêîñòè íàêîïëåíèÿ è óñèëèòåëè íà âûõîäå. Ñ ïîìîùüþ ñõåìû àäðåñàöèè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîå ìóëüòèïëåêñèðîâàíèå êàíàëîâ íà îáùèé âûõîä. Ïîõîæóþ ñòðóêòóðó èç íàáîðà êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ èìååò êðåìíèåâûé ìóëüòèïëåêñîð äëÿ ëèíååê ôîòîïðèåìíèêîâ [15, 16].
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ðàçðàáîòàííîãî ÌÌÏÍ 320×256 ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1. Ìóëüòèïëåêñîð ñîñòîèò èç ìàòðèöû âõîäíûõ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê ñ èíäèåâûìè ìèêðîñòîëáàìè, ìàòðèöû êîììóòèðóþùèõ ÿ÷ååê, íàáîðà êàíàëîâ 3 ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, âåðòèêàëüíîãî è ãîðèçîíòàëüíîãî ðåãèñòðîâ è âûõîäíîé øèíû ñ÷èòûâàíèÿ. Êàæäûé êàíàë 3 ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà ñîåäèíåí ñ ôîòîäèîäîì ÷åðåç êëþ÷ àäðåñàöèè Òi, j (i = 1, 2, …, 320, j = 1, 2, …, 256) è êîíòàêòíóþ ïëîùàäêó ñ èíäèåâûì ìèêðîñòîëáîì è ñîäåðæèò âõîäíóþ ñõåìó 1, ïåðåêëþ÷àåìóþ åìêîñòü íàêîïëåíèÿ 2 è êëþ÷ Si (i = 1, 2, …, 320).
Òàêèì îáðàçîì, â êàæäîé ÿ÷åéêå ìàòðèöû íàõîäèòñÿ êëþ÷, êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ êîììóòàöèè ôîòîäåòåêòîðà ñî ñòîëáöîâîé øèíîé. Êîãäà âåðòè-
In ñòîëá
ÔÄ
Tij
Âåðòèêàëüíûé ðåãèñòð
Ìàòðèöà ÿ÷ååê ñ÷èòûâàíèÿ 320×256
13
11
3
2 22
Di
S1
S319
S320
Âûõîä
Ãîðèçîíòàëüíûé ðåãèñòð
VÑÑ
GND
Âíóòðèêðèñòàëüíûé
Sync
ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ
F0 Bias + 1 ïÔ + 2 ïÔ +4 ïÔ + 8 ïÔ Vback
Ðèñ. 1. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà êðåìíèåâîãî ìóëüòèïëåêñîðà MÌÏÍ 320×256. 1 – âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, 2 – ïåðåêëþ÷àåìûå åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, 3 – êàíàë ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, Si – êëþ÷ ñ÷èòûâàíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà êàíàëà.
êàëüíûé ðåãèñòð âûáèðàåò ñòðîêó â ìàòðèöå, êëþ÷åâûå òðàíçèñòîðû â ÿ÷åéêàõ, ïîäñîåäèíåííûõ ê äàííîé ñòðîêå, âêëþ÷àþòñÿ îäíîâðåìåííî. Ñ ïîìîùüþ âõîäíîé ñõåìû 1 óñòàíàâëèâàåòñÿ íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà ôîòîäåòåêòîðå è ñ÷èòûâàåòñÿ ôîòîòîê. Ïðè ýòîì ôîòîòîê ÊÐÒ-äèîäîâ âûáðàííîé ñòðîêè ÷åðåç ñòîëáöîâûå øèíû èíòåãðèðóåòñÿ íà ñîîòâåòñòâóþùèõ åìêîñòÿõ íàêîïëåíèÿ 2, êîòîðûå ïåðèîäè÷åñêè çàðÿæàþòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Íàêîïëåíèå ôîòîòîêîâ âî âñåõ êàíàëàõ îñóùåñòâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî. Åìêîñòü íàêîïëåíèÿ ìîæåò ïðèíèìàòü çíà÷åíèÿ â äèàïàçîíå îò 1 äî 16 ïÔ ñ äèñêðåòíîñòüþ 1 ïÔ. Âûõîäíîé ñèãíàë ìóëüòèïëåêñîðà ïðîïîðöèîíàëåí íàêîïëåííîìó íà åìêîñòè 2 ñèãíàëüíîìó çàðÿäó. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÌÌÏÍ 128×128 îòëè÷àåòñÿ îò ñõåìû ÌÌÏÍ 320×256 òîëüêî ôîðìàòîì ìàòðèöû ÿ÷ååê è êîëè÷åñòâîì êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
61
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà
Íà ðèñ. 2 èçîáðàæåíà óïðîùåííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ðàçðàáîòàííîãî ÌÌÏÍ 320×256. ÌÌÏÍ âûïîëíÿåò íàêîïëåíèå ñèãíàëîâ îò îòäåëüíûõ ôîòîäèîäîâ íà ñîîòâåòñòâóþùèõ åìêîñòÿõ, ôèêñàöèþ ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè õðàíåíèÿ è ïîñëåäîâàòåëüíîå ñ÷èòûâàíèå èíôîðìàöèè ñ åìêîñòåé õðàíåíèÿ íà îáùèé âûõîä.
Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ôîòîäèîäîâ (Vñì) ïîäàåòñÿ íà çàòâîð âõîäíîãî òðàíçèñòîðà Ò1 êàíàëà ñ÷èòûâàíèÿ (ñì. ðèñ. 2). Ñ÷èòûâàíèå ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîãî âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî çà îäèí öèêë çàðÿäà, ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè ïîäà÷å ïîëîæèòåëüíîãî èìïóëüñà íà øèíó Fâûá êëþ÷ âûáîðêè Sâ îòêðûâàåòñÿ íà âðåìÿ äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà è ïðîèñõîäèò ôèêñàöèÿ ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè õðàíåíèÿ Ñâûá. Çàòåì íà øèíó Fñáð ïðèõîäèò ïîëîæèòåëüíûé èìïóëüñ, êëþ÷ Sñá îòêðûâàåòñÿ è åìêîñòü íàêîïëåíèÿ çàðÿæàåòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ.
Ñ ïîÿâëåíèåì “1” íà àäðåñíîé øèíå Fàäð êëþ÷ Si îòêðûâàåòñÿ è íà âûõîäíîé øèíå, íàãðóæåííîé íà èñòî÷íèê òîêà Ò3, ïîÿâëÿåòñÿ ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ íà çàòâîðå òðàíçèñòîðà ñ÷èòûâàíèÿ Ò2. ×åðåç 1/2 òàêòà íà øèíå ñáðîñà Fñáð2 ïîÿâëÿåòñÿ èìïóëüñ, îòêðûâàþùèé êëþ÷ ñáðîñà Sñá2, è íà øèíå ñ÷èòûâàíèÿ âîçíèêàåò ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ çàðÿäêè åìêîñòè õðàíåíèÿ. Ðàçíîñòü äâóõ íàïðÿæåíèé ïðîïîðöèîíàëüíà âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî â i-ì êàíàëå ñèãíàëüíîãî çàðÿäà. Ýòà ðàçíîñòü ôîðìèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñõåìû äâîéíîé êîððåëèðîâàííîé âûáîðêè (ÄÊÂ). Òàêæå ÄÊ ïîçâîëÿåò ïîäàâèòü 1/f-øóì âûõîäíîãî òðàí-
ØÑi
ÅÏ ÅÏ
VÐÅÃ
T4 VCM T1
Fñáp Sñá
S1 S2 S3 S4
CH0 CH1 CH2 CH3 CH4
ÅÏ
Fâûá
Sñá2
SB Câûá
Si
T2
Fñáp2 Fàäð
ÄÊÂ Âûõîä
VCM2
T3
Ðèñ. 2. Óïðîùåííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ìàòðè÷íîãî ìóëüòèïëåêñîðà ÌÌÏÍ 320×256.
çèñòîðà, øóìû è “íàâîäêè” ïî öåïÿì ïèòàíèÿ è âûõîäíîãî ñèãíàëà.
Ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû
Îáùèå ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè
Äîñòèæåíèå ïðåäåëüíîãî óðîâíÿ òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê òåïëîâèçèîííûõ ñèñòåì îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè îðãàíèçàöèè ðàáîòû ëèíååê ôîòîïðèåìíèêîâ â ðåæèìå âðåìåííîé çàäåðæêè è íàêîïëåíèÿ ôîòîòîêîâ. Äëÿ ýòîãî òðåáóþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìóëüòèïëåêñîðû [4, 17, 18]. Ñîçäàíèå è èñïîëüçîâàíèå òàêèõ ìóëüòèïëåêñîðîâ ñâÿçàíî ñ îïðåäåëåííûìè òðóäíîñòÿìè ïîëó÷åíèÿ ïðèåìëåìîãî ïðîöåíòà âûõîäà ãîäíûõ êðèñòàëëîâ, ñëîæíîñòüþ â óïðàâëåíèè è ïðàêòè÷åñêîì ïðèìåíåíèè [3].
 ñëó÷àå, êîãäà íå òðåáóåòñÿ äîñòèæåíèÿ ïðåäåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ÈÊ ÔÏÓ, è/èëè ïðè îáåñïå÷åíèè íàäëåæàùåãî óðîâíÿ òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ìíîãîýëåìåíòíîé ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ñòðóêòóðû ìîæåò îêàçàòüñÿ ýêîíîìè÷åñêè öåëåñîîáðàçíûì ïðèìåíåíèå ãèáðèäíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ ñ îäíîðÿäíûì ðàñïîëîæåíèåì Ô×Ý, êîòîðîå îáåñïå÷èâàþò ïðîñòûå ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû (ËÌ) 1×576 è 1×288. Ïðè÷åì ïîñëåäíèé âûïîëíåí â ôîðìàòå ôîòîïðèåìíèêîâ ôèðìû “Sofradir”, èìååò ïîíèæåííîå ýíåðãîïîòðåáëåíèå è ïðè èçãîòîâëåíèè îáåñïå÷èâàåò âûñîêèé ïðîöåíò âûõîäà ãîäíûõ êðèñòàëëîâ.
Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò äîñòàòî÷íî äëèííûå ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû 1×576 [4, 15, 16, 18, 19], êîòîðûå ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîëíîôîðìàòíîãî (768×576) ÈÊ èçîáðàæåíèÿ ïîçâîëÿþò ïîëíîñòüþ èñêëþ÷èòü ìåõàíè÷åñêóþ ðàçâåðòêó ïî îäíîé èç êîîðäèíàò.
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ðàçðàáîòàííûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ 1×576 (îáùàÿ äëÿ ËÌ-1 è ËÌ-2) ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3. Ìóëüòèïëåêñîð ñîñòîèò èç âõîäíûõ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê 1 ñ èíäèåâûìè ìèêðîñòîëáàìè, íàáîðà êàíàëîâ 4 ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, ÷åòûðåõ ñäâèãîâûõ ðåãèñòðîâ è ÷åòûðåõ âûõîäíûõ øèí ñ÷èòûâàíèÿ. Êàæäûé êàíàë ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà íåïîñðåäñòâåííî ñîåäèíåí ñ ôîòîäèîäîì ÷åðåç êîíòàêòíóþ ïëîùàäêó 1 ñ èíäèåâûì ìèêðîñòîëáîì è ñîäåðæèò âõîäíóþ ñõåìó 2, ïåðåêëþ÷àåìóþ åìêîñòü íàêîïëåíèÿ 3, àêòèâíûé òðàíçèñòîð èñòîêîâîãî ïîâòîðèòåëÿ è êëþ÷ Si (i = 1, 2, …, 576).
Ñ ïîìîùüþ âõîäíîé ñõåìû 2 óñòàíàâëèâàåòñÿ íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà ôîòîäåòåêòîðå è ñ÷èòûâàåòñÿ ôîòîòîê. Ôîòîòîê èíòåãðèðóåòñÿ íà åìêîñòè íàêîïëåíèÿ 3, êîòîðàÿ ïåðèîäè÷åñêè çàðÿæàåòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Ïî ñäâèãîâîìó ðåãèñòðó, óïðàâëÿåìîìó èìïóëüñíûìè íàïðÿæåíèÿìè, ïðîäâèãàåòñÿ èìïóëüñ ñ âûñîêèì ëîãè÷åñêèì óðîâ-
62 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
Âûõîä 2
4
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Âûõîä 4
S2 S4
33 4
22
S288
3
2
S290
3
2
4
S574
3
2
S576
3
2
4
24
1 60
13
22 44
33
Âûõîä 1
S1 S3
288 30
290
1
574 576
250
287 289
573 575
22
3
S287
3
S289
4
2 3
S573
2 3
S575
4
Âûõîä 3
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Ñäâèãîâûé ðåãèñòð
Ðèñ. 3. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà êðåìíèåâîãî ìóëüòèïëåêñîðà 1×576. 1 – âõîäíûå êîíòàêòíûå ïëîùàäêè ñ èíäèåâûìè ìèêðîñòîëáàìè, 2 – âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, 3 – ïåðåêëþ÷àåìûå åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, 4 – êàíàë ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà, Si – êëþ÷ ñ÷èòûâàíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà êàíàëà.
íåì “1”. Ðàçíîñòü óðîâíåé çàðÿäêè è ðàçðÿäêè êàæäîé åìêîñòè 3 ôèêñèðóåòñÿ îäèí ðàç çà ïåðèîä îïðîñà âñåõ êàíàëîâ ñ÷èòûâàíèÿ è ïåðåäàåòñÿ íà âûõîä ñ ïîìîùüþ àäðåñíîãî êëþ÷à Si.
Ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû
Íà ðèñ. 4 èçîáðàæåíà óíèôèöèðîâàííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ñîçäàííîãî 576êàíàëüíîãî ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-2.
Ñ÷èòûâàíèå ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîãî âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî çà îäèí öèêë çàðÿäà, ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì [16]. Ñ ïîÿâëåíèåì “1” íà àäðåñíîé øèíå Fàäð êëþ÷ Si îòêðûâàåòñÿ è íà âûõîäíîé øèíå, íàãðóæåííîé íà èñòî÷íèê òîêà Ò3, ïîÿâëÿåòñÿ ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ íà çàòâîðå òðàíçèñòîðà ñ÷èòûâàíèÿ Ò2. ×åðåç 1/2 òàêòà íà øèíå ñáðîñà Fñáð ïîÿâëÿåòñÿ èìïóëüñ, îòêðûâàþùèé êëþ÷ ñáðîñà Sñá, è íà øèíå ñ÷èòûâàíèÿ âîçíèêàåò ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íàïðÿæåíèþ çàðÿäêè åìêîñòè. Ðàçíîñòü
VCM ÎÓ
ÅÏ
Âõîäi
T1 CH0
Sñá
S1 S2 S3 S4 CH1 CH2 CH3 CH4
ÅÏ T2
Si
Fñáp Fàäð
ÄÊÂ Âûõîä
VCM2
T3
Ðèñ. 4. Óíèôèöèðîâàííàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îäíîãî êàíàëà ëèíåéíîãî ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-2 1×576.
äâóõ íàïðÿæåíèé ïðîïîðöèîíàëüíà âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî â i-ì êàíàëå ñèãíàëüíîãî çàðÿäà. Ýòà ðàçíîñòü ôîðìèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñõåìû ÄÊÂ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
63
Äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü â äàííîé ñõåìå ïîìèìî ôóíêöèè ôîðìèðîâàíèÿ òî÷íîãî, òåðìîñòàáèëüíîãî ñìåùåíèÿ îáåñïå÷èâàåò íèçêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ. Ïàðàìåòðû òðàíçèñòîðîâ äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà âûáèðàëèñü èç óñëîâèÿ ìèíèìèçàöèè øóìà ïðè íåáîëüøîì ïîòðåáëÿåìîì òîêå. Ìèíèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äåòåêòîðà, êîòîðîå îáåñïå÷èâàåò ðåæèì ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà ñ øóìàìè, îãðàíè÷åííûìè ôëóêòóàöèÿìè ôîíîâîãî ïîòîêà ÈÊ èçëó÷åíèÿ, ñîñòàâëÿåò îêîëî 200 êÎì ïðè âðåìåíè íàêîïëåíèÿ tí = 40 ìêñ.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà êàíàëà ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-1 îòëè÷àåòñÿ òîëüêî îòñóòñòâèåì äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ. Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ôîòîäèîäîâ ïîäàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà çàòâîð âõîäíîãî òðàíçèñòîðà (Ò1) êàíàëà ñ÷èòûâàíèÿ. Ñ÷èòûâàíèå ñèãíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà åìêîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîãî âåëè÷èíå íàêîïëåííîãî çà îäèí öèêë çàðÿäà, ïðîèñõîäèò àíàëîãè÷íî ðàññìîòðåííîìó âûøå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïî ñðàâíåíèþ ñ ìóëüòèïëåêñîðîì ËÌ-2 îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-1 ÿâëÿåòñÿ áîëåå íèçêàÿ ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü.
Ìóëüòèïëåêñîð ËÌ 1×288 âûïîëíåí ïî ñõåìå ìóëüòèïëåêñîðà ËÌ-1 â ôîðìàòå ôîòîïðèåìíèêîâ ôèðìû “Sofradir” ñ øàãîì 28 ìêì.
Ðàçðàáîòàííûå ëèíåéíûå ìóëüòèïëåêñîðû ËÌ, ËÌ-1 è ËÌ-2 óäîáíû â îáðàùåíèè, òàê êàê òðåáóþò äëÿ ðàáîòû òîëüêî äâà èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ: íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ (+ Åï) è òî÷íî ïîäñòðàèâàåìîå îáðàòíîå ñìåùåíèå ôîòîäèîäà (Vñì), à òàêæå òðè èìïóëüñíûõ íàïðÿæåíèÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ ðåãèñòðàìè ñäâèãà.
Âõîäíûå ñõåìû ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîñèãíàëà
Âõîäíûå ñõåìû ìóëüòèïëåêñîðîâ äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ìíîãèì òðåáîâàíèÿì.  íàøåì ñëó÷àå îñîáåííî âàæíî, ÷òîáû îíè îáåñïå÷èâàëè âûñîêóþ îäíîðîäíîñòü ñìåùåíèÿ ôîòîïðèåìíèêîâ è ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà [1].
Ïðè èñïîëüçîâàíèè íà âõîäå ïðîñòîé ñõåìû ïðÿìîé èíæåêöèè ôîòîòîêà ÷åðåç ÌÎÏ-òðàíçèñòîð (ìóëüòèïëåêñîðû ËÌ, ËÌ-1, ÌÌÏÍ) íåîäíîðîäíîñòü ñìåùåíèÿ ôîòîäèîäîâ ïîâòîðÿåò íåîäíîðîäíîñòü ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ âõîäíûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ [20]. Õàðàêòåðíîå çíà÷åíèå íåîäíîðîäíîñòè ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ âõîäíûõ òðàíçèñòîðîâ ìóëüòèïëåêñîðà ïðè èçãîòîâëåíèè ÈÑ ïî ñîâðåìåííîé ïðîìûøëåííîé ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè ñîñòàâëÿåò ± 15 ì (àáñîëþòíîå îòêëîíåíèå).
Ïðè íåîáõîäèìîñòè óëó÷øåíèÿ îäíîðîäíîñòè ñìåùåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ñâîéñòâî êîððåëÿöèè ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ äâóõ ñìåæíûõ òðàíçèñ-
òîðîâ. Ñõåìà áóôåðèðîâàííîé ïðÿìîé èíæåêöèè (ìóëüòèïëåêñîð ËÌ-2) ôîðìèðóåò ñìåùåíèå íà ôîòîäàò÷èêå ñ îøèáêîé, ðàâíîé ðàçíîñòè ïîðîãîâûõ íàïðÿæåíèé äâóõ ñîñåäíèõ òðàíçèñòîðîâ.  ýòîé ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ ñèììåòðèÿ òðàíçèñòîðîâ äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ [21, 22]. Íåîäíîðîäíîñòü íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ íà ôîòîäåòåêòîðàõ ïðè èñïîëüçîâàíèè íà âõîäå ñõåìû ñ áóôåðíûì óñèëèòåëåì íå ïðåâûøàåò ± 6 ìÂ.
Ðàññìîòðèì äàëåå ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà. ×àñòü ôîòîòîêà øóíòèðóåòñÿ âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì äåòåêòîðà èëè, íà âûñîêîé ÷àñòîòå, åìêîñòüþ âõîäíîãî óçëà è íå äîñòèãàåò åìêîñòè íàêîïëåíèÿ. Ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà õàðàêòåðèçóåòñÿ äîëåé èíæåêòèðóåìîãî â óñòðîéñòâî ôîòîòîêà. Óñëîâèåì âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè ñ÷èòûâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ òðåáîâàíèå
gsRd >> 1,
(1)
ãäå gs – äèôôåðåíöèàëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü âõîäíîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà, Rd – äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äåòåêòîðà [16].
 ñõåìå ñ ïðÿìîé èíæåêöèåé äèôôåðåíöèàëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü âõîäíîãî òðàíçèñòîðà çàâèñèò îò òîêà I ÷åðåç òðàíçèñòîð.  ïîäïîðîãîâîì ðåæèìå â êà÷åñòâå îöåíêè ìîæíî èñïîëüçîâàòü ôîðìóëó
gs
=
qI kT
,
ãäå kT/q – òåïëîâîé ïîòåíöèàë; â íàäïîðîãîâîì ðåæèìå ôîðìóëó
gs =
2W L
μCox I
,
ãäå W/L – îòíîøåíèå øèðèíà/äëèíà êàíàëà òðàíçèñòîðà, μ – ïîäâèæíîñòü, Ñîõ – óäåëüíàÿ åìêîñòü äèýëåêòðèêà [16].
 íàøåì ñëó÷àå ïðè áîëüøîì òåìíîâîì òîêå äåòåêòîðà è/èëè ïðè âûñîêîì óðîâíå ÈÊ ôîíà ïðîáëåì ñ ýôôåêòèâíîñòüþ ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà íå âîçíèêàåò [2]. Äëÿ òîãî ÷òîáû îáåñïå÷èòü äîñòàòî÷íóþ ýôôåêòèâíîñòü ñ÷èòûâàíèÿ ôîòîòîêà íà âûñîêîé ÷àñòîòå ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè âõîäíîãî óçëà äîëæíà áûòü ìåíüøå âðåìåíè èíòåãðèðîâàíèÿ ôîòîòîêà â ìóëüòèïëåêñîðå.
Ñõåìà ñ îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì (ìóëüòèïëåêñîð ËÌ-2), õàðàêòåðèçóåìûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ ÊV, èìååò â (KV + 1) ðàç áîëüøóþ âõîäíóþ ïðîâîäèìîñòü ïðè òîì æå òîêå ÷åðåç âõîäíîé òðàíçèñòîð. Îãðàíè÷åíèÿ, íàêëàäûâàåìûå íåðàâåíñòâîì (1), îñëàáëÿþòñÿ è ñõåìà îêàçûâàåòñÿ áîëåå ðàáîòîñïîñîáíîé â îáëàñòè ìåíüøèõ ñî-
64 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
ïðîòèâëåíèé äåòåêòîðà è ìåíüøèõ ïðîèçâåäåíèé Iôtí, ãäå Iô – ôîòîòîê, tí – âðåìÿ íàêîïëåíèÿ [2, 16].
 ìóëüòèïëåêñîðàõ ËÌ 1×288, ÌÌÏÍ 128×128 è ÌÌÏÍ 320×256 ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü âû÷èòàíèÿ (êîìïåíñàöèè) ïîñòîÿííîãî óðîâíÿ âõîäíîãî òîêà ñ ïîìîùüþ óïðàâëÿåìûõ èñòî÷íèêîâ èíâåðñíîãî òîêà, ðàçìåùåííûõ â êàæäîì êàíàëå ñ÷èòûâàíèÿ. Îðãàíèçàöèÿ ìàòðè÷íûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ îáåñïå÷èâàåò âû÷èòàíèå ïîñòîÿííîãî óðîâíÿ âõîäíîãî òîêà èíäèâèäóàëüíî äëÿ êàæäîé ñòðîêè ôîòî÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ìàòðèöû. Ïðè ýòîì ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî øóì âõîäíûõ êàñêàäîâ ìóëüòèïëåêñîðîâ óâåëè÷èâàåòñÿ â 2 ðàç çà ñ÷åò ðåæèìà âû÷èòàíèÿ òîêîâ íà âõîäå.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå
Ðàçðàáîòàííûå ìóëüòèïëåêñîðû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ñîâìåñòíîé ðàáîòû ñ ëèíåéêàìè è ìàòðèöàìè n+–p-ôîòîäèîäîâ íà îñíîâå ÊÐÒ â ÈÊ äèàïàçîíàõ 3–5 è 8–16 ìêì.
Ìóëüòèïëåêñîðû èçãîòîâëåíû ïî ñòàíäàðòíîé ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè ñ îäíèì ñëîåì ïîëèêðåìíèåâûõ çàòâîðîâ, äâóìÿ ñëîÿìè ìåòàëëè÷åñêîé ðàçâîäêè è ñ ìàêñèìàëüíûì íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ 6 Â.
Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ðàçðàáîòàííûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ, ïðèâåäåííûå â òàáë. 1, ñîîòâåòñòâóþò ìèðîâîìó óðîâíþ. Ìóëüòèïëåêñîðû ðàáîòàþò â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò 300 äî 65 K è îáåñïå÷èâà-
Òàáëèöà 1. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ìóëüòèïëåêñîðîâ, ðàçðàáîòàííûõ äëÿ ÈÊ ÔÏÓ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà 8–16 ìêì
Òèï êðèñòàëëà Íàèìåíîâàíèå ïàðàìåòðà
ËÌ 1×288
ËÌ-1 1×576
ËÌ-2 1×576 ÌÌÏÍ 128×128 ÌÌÏÍ 320×256
Ôîðìàò êðèñòàëëà
1×288
1×576
1×576
128×128
320×256
Êîëè÷åñòâî ëèíèé ñ÷èòûâàíèÿ
288
576
576
128 256
Òèïû ôîòîïðèåìíèêîâ
Âõîäíàÿ ïîëÿðíîñòü ôîòîäèîäîâ
ÊÐÒ 8–16, 3–5μ n+ íà p-ïîäëîæêå
Øàã âõîäíûõ êîíòàêòíûõ
28
30
30
40×40
35×35
ïëîùàäîê, ìêì
Òåõíîëîãèÿ
1,0 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,2 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,2 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,2 ÊÏÎÏ ÄÌ 1,0 ÊÏÎÏ ÄÌ
Òèï âõîäíîé ñõåìû
Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ Áóôåðèðîâàííàÿ Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ Ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ ïðÿìàÿ èíæåêöèÿ
Îäíîðîäíîñòü ñìåùåíèÿ ± 15 ± 15 ± 6 ± 11 ± 15 ôîòîäèîäîâ, íå õóæå, ìÂ
Ïðèíöèï íàêîïëåíèÿ
—
—
—
Ïîñòðî÷íîå
Ïîñòðî÷íîå
Âû÷èòàíèå ïîñòîÿííîãî óðîâíÿ
+
——
+
+
åìêîñòè íàêîïëåíèÿ, ïÔ
ÑH0
1 1,3 1,3 1
1
ÑH1 1 2 2 1 1
ÑH2 2 6 6 2 2
ÑH3 4 — — 4 4
ÑH4 8 — — 8 8
Ìàêñèìàëüíûé âõîäíîé òîê,
300
200
200
300 300
íå ìåíåå, íÀ
Âðåìÿ íàêîïëåíèÿ, ìêñ
20
40
40
10–130
10–130
Òàêòîâàÿ ÷àñòîòà, ÌÃö
3,5 3,5 3,5 1 2,5
Ìàêñèìàëüíûé âûõîäíîé ñèãíàë, íå ìåíåå, Â
2
1,9 1,9 1,9
2
Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí,
80
79
79 80 80
íå ìåíåå, äÁ
Êîëè÷åñòâî ñèãíàëüíûõ âûõîäîâ
4
4
4 1 1,4
Êîëè÷åñòâî ðàáîòàþùèõ ÿ÷ååê
100
100
100
99 99,99
ñ÷èòûâàíèÿ, íå ìåíåå, %
Ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü,
30
50
80 40 100
íå áîëåå, ìÂò
Ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû êðèñòàëëà, ìì
5,3×9,7
4×18
5×18
8,2×9,0
12,4×14,1
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
65
þò âûñîêóþ îäíîðîäíîñòü íàïðÿæåíèé ñìåùåíèÿ ôîòîäåòåêòîðîâ. Ïîñëåäíåå îñîáåííî âàæíî, ïîñêîëüêó èçáûòî÷íûå 1/f-øóìû äëèííîâîëíîâûõ ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ ìèíèìàëüíû â óçêîì äèàïàçîíå îáðàòíûõ ñìåùåíèé (25–50 ìÂ) [2, 4, 16, 18]. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ïîëó÷åíû ïðè îáñëåäîâàíèè öåëîãî ðÿäà îáðàçöîâ è ìîãóò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê òèïè÷íûå.
Õîòÿ ñîçäàííûå ìóëüòèïëåêñîðû îðèåíòèðîâàíû íà ïîäêëþ÷åíèå ê ëèíåéêàì è ìàòðèöàì ÈÊ ôîòîäèîäîâ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ 3–5 è 8–16 ìêì, èõ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðè ðàáîòå ñ ôîòîñîïðîòèâëåíèÿìè èëè äðóãèìè èñòî÷íèêàìè ñèãíàëîâ.
Ìíîãîýëåìåíòíûå ãèáðèäíûå ôîòîïðèåìíèêè
Íà áàçå ðàçðàáîòàííûõ â ÈÔÏ ÑÎ ÐÀÍ êðåìíèåâûõ êðèñòàëëîâ ìóëüòèïëåêñîðîâ ñîçäàí öåëûé ðÿä ëèíåéíûõ è ìàòðè÷íûõ ôîòîïðèåìíèêîâ äëèííîâîëíîâîãî ÈÊ äèàïàçîíà. Õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ èç ýòèõ ôîòîïðèåìíèêîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 2 [3, 4]. Èç òàáëèöû âèäíî, ÷òî ëèíåéíûå ôîòîïðèåìíèêè ðàçìåðíîñòüþ 1×576 íà îñíîâå ìóëüòèïëåêñîðîâ ËÌ-1 îáåñïå÷èâàþò ñîçäàíèå ïîëíîôîðìàòíûõ òåïëîâèçèîííûõ ñèñòåì âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ. Óíèâåðñàëüíûé ìóëüòèïëåêñîð ÌÌ-Â, ïîäðîáíî îïèñàííûé â ðàáîòå [23], ñ øèðîêèì äèàïàçîíîì ðåãóëèðîâàíèÿ âðåìåíè íàêîïëåíèÿ 40–20 000 ìêñ îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó ñðåäíå- è äëèííîâîëíîâûõ ôîòîïðèåìíûõ ìàòðèö, âûïîëíåííûõ èç ðàçëè÷íûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëàõ ñ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðîé îò 65 äî 215 K. Ìóëüòèïëåêñîðû ñ ïîñòðî÷-
Ðèñ. 5. Òåïëîâûå èçîáðàæåíèÿ, ïîëó÷åííûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìóëüòèïëåêñîðà ÌÌÏÍ 320×256.
íûì íàêîïëåíèåì ÌÌÏÍ 128×128 è ÌÌÏÍ 320×256 îáëàäàþò áîëüøîé çàðÿäîâîé åìêîñòüþ è âûñîêèì äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì, ÷òî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ïðåäåëüíûå ïàðàìåòðû òåìïåðàòóðíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè äëÿ ìàòðèö äèàïàçîíà 8–16 ìêì íà îñíîâå ôîòîäèîäîâ ÊÐÒ.
Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíû ïðèìåðû òåïëîâûõ èçîáðàæåíèé, ïîëó÷åííûå â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 8–16 ìêì íà îñíîâå ôîòîäèîäîâ ÊÐÒ è êðåìíèåâîãî ìóëüòèïëåêñîðà ÌÌÏÍ 320×256 [18].
Çàêëþ÷åíèå
Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÑÎ ÐÀÍ â êîîïåðàöèè ñ ÎÀÎ “Àíãñòðåì” ðàçðàáîòàë è èçãîòîâèë ïðîìûøëåííî îðèåíòèðîâàííóþ ñåðèþ ëèíåé-
Òàáëèöà 2. Òèïè÷íûå õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ äëèííîâîëíîâûõ ãèáðèäíûõ ÈÊ ôîòîïðèåìíèêîâ, ñîçäàííûõ â ÈÔÏ ÑÎ ÐÀÍ
Äëèííîâîëíîâàÿ ãðàíèöà
ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè, ìêì
Ýêâèâàëåíòíàÿ øóìó ðàçíîñòü òåìïåðà-
òóð, ìÊ Âðåìÿ íàêîïëåíèÿ,
ìêñ ×àñòîòà êàäðîâ,
Ãö
Ðàçìåðíîñòü ÔÏÌ, øàã ðàçìåùåíèÿ ýëåìåíòîâ
Èñïîëüçóåìûé ìóëüòèïëåêñîð
Òèï è ìàòåðèàë ôîòîïðèåìíîé ìàòðèöû
1×576, 30 ìêì
128×128, 50×50 ìêì
ËÌ 1×576 MÌ-Â
n+–p-ôîòîäèîäû íà îñíîâå ÌËÝ CdHgTe
ôîòîðåçèñòîðû íà êâàíòîâûõ ÿìàõ GaAs/AlGaAs**
10,2 4,3* 8,7
8,3
14 72 180 256 30 60
22 5000
128×128,
ÌÌÏÍ
10,2 16 65
40×40 ìêì
128×128
n+–p-ôîòîäèîäû íà îñíîâå ÌËÝ
320×256,
ÌÌÏÍ
CdHgTe
~ 11 ~ 20 65
35×35 ìêì
320×256
* Ñëàáîîõëàæäàåìûé ìîäóëü íà òåðìîýëåêòðè÷åñêîì ýëåìåíòå Ïåëüòüå (ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà 215 K). ** Ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà 65 K.
25 50 50 50
60
30
66 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
íûõ (1×288, 1×576) è ìàòðè÷íûõ (128×128, 320×256) êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ãèáðèäíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ äàëüíåãî ÈÊ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà â ïåðâóþ î÷åðåäü íà îñíîâå ñîåäèíåíèÿ êàäìèé–ðòóòü–òåëëóð. Ñîçäàííûå ìóëüòèïëåêñîðû èñïîëüçîâàíû äëÿ ãèáðèäíîé ìèêðîñáîðêè ÈÊ ôîòîïðèåìíèêîâ ñ ïðåäåëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ïîëó÷åíû ÈÊ èçîáðàæåíèÿ ðàçíîãî ôîðìàòà ñ âûñîêèì (< 0,02 K) ðàçðåøåíèåì ïî òåìïåðàòóðå è ñ êàäðîâîé ÷àñòîòîé äî 60 Ãö.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü Ï.Ð. Ìàøåâè÷ó è À.À. Ðîìàíîâó çà ïîääåðæêó è ýôôåêòèâíóþ ïîìîùü ïðè èçãîòîâëåíèè ìóëüòèïëåêñîðîâ íà òåõíîëîãè÷åñêîé áàçå ÎÀÎ “Àíãñòðåì”.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Ðîãàëüñêèé À. Èíôðàêðàñíûå äåòåêòîðû. Ïåð. ñ àíãë. / Ïîä ðåä. À.Â. Âîéöåõîâñêîãî. Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 2003. 636 ñ.
12. Îâñþê Â.Í., Âàñèëüåâ Â.Â., Êîçëîâ À.È. è äð. Ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà íà îñíîâå ñëîåâ ÊÐÒ, âûðàùåííûõ ìåòîäîì ìîëåêóëÿðíî-ëó÷åâîé ýïèòàêñèè (ãëàâà 3) // “Ìàòðè÷íûå ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà èíôðàêðàñíîãî äèàïàçîíà”. Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 2001. 376 ñ.
13. Êîçëîâ À.È., Ìàð÷èøèí È.Â., Îâñþê Â.Í., Øàøêèí Â.Â. Êðåìíèåâûå ìóëüòèïëåêñîðû äëÿ ìíîãîýëåìåíòíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ ÈÊ äèàïàçîíà // Àâòîìåòðèÿ. 2005. Ò. 41. ¹ 3. Ñ. 88–99.
14. Îâñþê Â.Í., Ñèçîâ Ô.Ô., Ñèäîðîâ Þ.Ã. è äð. Ôîòîïðèåìíèêè íà îñíîâå ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ ÑdxHg1–xTe, äëÿ ñðåäíåãî è äàëüíåãî ÈÊ äèàïàçîíîâ // Ìèêðîýëåêòðîíèêà. 2002. Ò. 31. ¹ 6. Ñ. 414–422.
15. www.sofradir.com
16. www.indigosystems.com
17. Destefanis G., Audebert P., Mottin E. et al. High performance LWIR 256×256 HgCdTe focal plane array operating at 88 K // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. P. 111–118.
18. Mottin E., Pantigny P., Boch R. An improved architecture of IR FPA readout circuits // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. P. 119–128.
19. Kanno T., Saga M., Kawahara A. et al. Development of LPE grown HgCdTe 64×64 FPA with a cutoff wavelength of 10,6 μm // Proc. SPIE. 1993. V. 2020. P. 49–56.
10. Hsieh C.C., Wu C.Y., Sun T.P. A new cryogenic CMOS readout structure for infrared focal plane array // IEEE J. of SSC. 1997. V. 32. ¹ 8. P. 1192–1199.
11. Hsieh C.C., Wu C.Y., Sun T.P., Jih F.W., Cherng Y.T. Highperformance CMOS buffered gate modulation input readout circuits for IR FPA // IEEE J. of SSC. 1998. V. 33. ¹ 8. P. 1188–1198.
12. Àêèìîâ Â.Ì., Åðåìååâà Ë.Å., Ëèñåéêèí Â.Ï. è äð. Ðàçðàáîòêà îõëàæäàåìûõ ÌÎÏ-ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ è îáðàáîòêè ñèãíàëà ñ ôîòîäèîäíûõ ÊÐÒ-ìàòðèö // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1995. ¹ 12. Ñ. 63–70.
13. Áîâèíà Ë.Ô., Áîëòàðü Ê.Î., Áóðëàêîâ È.Ä. è äð. Ôîêàëüíûå ìàòðèöû íà îñíîâå ÊÐÒ-ôîòîäèîäîâ äëÿ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ 3–5 è 8–12 ìêì // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1996. ¹ 6. Ñ. 74–77.
14. Ñòàôååâ Â.È., Áîëòàðü Ê.Î., Áóðëàêîâ È.Ä. è äð. Ìàòðè÷íûå ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà ñðåäíåãî è äàëüíåãî èíôðàêðàñíûõ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà íà îñíîâå ôîòîäèîäîâ èç CdxHg1– xTe // Ôèçèêà è òåõíèêà ïîëóïðîâîäíèêîâ. 2005. Ò. 39. ¹ 10. Ñ. 1257–1265.
15. Chamonal J.P., Audebert P. et. al. Long MWIR HgCdTe butted linear arrays // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. P. 467–475.
16. Êðûìñêèé À.È., Ôîìèí Á.È., ×åðåïîâ Å.È. Îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ è íåêîòîðûå ðåàëèçàöèè êðåìíèåâûõ ìóëüòèïëåêñîðîâ äëÿ ëèíååê ÈÊ ôîòîäèîäîâ. // Àâòîìåòðèÿ. 1994. ¹ 2. C. 79–92.
17. Ïðèáîðû ñ çàðÿäîâîé ñâÿçüþ / Ïîä ðåä. Õîóâçà Ì., Ìîðãàíà Ä. Ïåð. ñ àíãë. Ì.: Ýíåðãîèçäàò, 1981. 376 ñ.
18. Ovsyuk V.N., Sizov F.F., Vasilyev V.V. et. al. MCT heteroepitaxial 4×288 FPA // Infrared Physics and Technology. 2004. V. 45. P. 13–21.
19. Forsthoefel J.J., Davis R.M. et. al. Performance of a linear multiplexed MWIR FPA featuring buffered direct injection // Proc. SPIE. 1989. V. 1157. P. 329–338.
20. Longo J.T. et. al. Infrared focal planes in intrinsic semiconductors // IEEE J. of Solid-Stat Circuits. 1978. V. SC-13. ¹ 1. P. 139–151.
21. Bluzer N., Jensen A.S. Current readout of infrared detectors // Opt. Engin. 1987. V. 26. ¹ 3. P. 241–248.
22. Lockwood A.H., Parrish W.J. Predicted performance of indium antimonide focal plane arrays // Opt. Engin. 1987. V. 26. ¹ 3. P. 228–236.
23. Êîçëîâ À.È., Ìàð÷èøèí È.Â., Îâñþê Â.Í. Óíèôèöèðîâàííûå êðåìíèåâûå ìóëüòèïëåêñîðû 128×128 äëÿ èíôðàêðàñíûõ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ // Àâòîìåòðèÿ. 2006. Ò. 42. ¹ 4. Ñ. 109–118.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
67