Проблеми прийому і обробки сигналів в інфрачервоній частині спектру з великою роздільною здатністю, чутливістю в реальному масштабі часу, аналіз шляхів побудови та розробка конструкцій високонадійних пристроїв зчитування інформації у фокальній площині.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників НАН України. Науковий керівник: доктор фіз.-мат. наук, професор, чл.-кор. Сизов Федір Федорович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділом Захист відбудеться: 30 травня 2003 р. о 1415 на засіданні спеціалізованої вченої ради К26.199.01при Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою: 03028, Київ-28, проспект Науки, 45Реалізація вимог великої роздільної здатності і чутливості фотоприймачів ІЧ випромінювання в найбільш актуальних з прикладних точок зору частинах спектру 3-5 та 8-14 мкм, що стосується у великій мірі і спеціальних прикладних задач, приводить до необхідності їх використання при кріогенних температурах. Гібридні технології в основному застосовуються для гібридизації чіпів фотодіодів на основі сполук кадмій-ртуть-телур (КРТ) з кремнієвими чіпами приладів з зарядовим зв‘язком (ПЗЗ) або комплементарних метал-діелектрик-напівпровідник (КМДН) транзисторів для зчитування сигналів від фотодіодів, їх підсилення та мультиплексування. На початок роботи перш за все не в повному обсязі були встановлені температурні залежності ефективності переносу заряду в ПЗЗ пристроях зчитування інформації з ІЧ фотодіодів, що важливо для конструювання і побудови ефективних багатоелементних ІЧ пристроїв з накопиченням заряду. Досягнення цієї мети забезпечувалося розв‘язанням таких задач: аналізу сучасного стану розробки пристроів зчитування інформації з багатоелементних ІЧ фотоприймачів довгохвильвого діапазону, розробки принципів побудови пристроїв зчитування інформації від багатоелементних фотодіодних приймачів випромінювання з урахуванням впливу високого рівня фонового випромінювання, розробки схемотехнічних рішень та конструкцій схем попередньої обробки інформації від багатоелементних фотодіодних приймачів ІЧ випромінювання в діапазоні 8-12 мікрон, створення елементної бази приладів з зарядовим зв‘язком (ПЗЗ), для зчитування сигналів від фотодіодів та іх попередньої обробки, експериментального виготовлення, дослідження та оптимізація пристроїв зчитування інформації від багатоелементних фотодіодних приймачів ІЧ випромінювання в діапазоні 8-12 мікрон, дослідження властивостей приладів з зарядовим зв?язком (ПЗЗ) при низьких температурах, розробка конструкцій та технології ПЗЗ, які надійно працють при кріогених температурах, розробки технології виробництва схем зчитування, яка об?єднує технологію приладів з зарядовим зв?язком та технологію створення надвеликих комплементарних МДП інтегральних схем, розробки методики тестування схем зчитування на кімнатних температурах для проведення 100% відбору схем зчитування без застосування спеціального зондового обладнання великої вартості, яка дозволяє прогнозування параметрів схем зчитування при кріогених температурах. В результаті комплексних конструкторських, теоретичних і експериментальних досліджень пристроїв зчитування на основі ПЗЗ вперше були отриманні такі результати: Розроблені конструкції вхідних та вихідних пристроїв ПЗЗ з застосуванням біполярних та МДП транзисторів та технологія створення таких пристроїв, що дозволяє отримувати покращені характеристики вхідних та вихідних пристроїв - лінійність, динамічний діапазон, навантаженоздатність.Розглянуто розвиток архітектури та конструкцій схем зчитування, надано їх класифікацію, приведено порівняння різноманітних архітектури схем зчитування. Архітектури схем зчитування в застосувані до матричних фотоприймальних пристроїв можна розділити на наступні 5 загальних типів: архітектура на приладах з зарядовим зв?язком (ПЗЗ); Найбільш переваги такої архітектури та технології виявляються в схемах зчитування для багаторядних лінійок, які працюють у режимі ЧЗН. Для оцінки величини накопичуванної емності проведені розрахунки струмів та зарядів, які можуть накопичуватися у вхідних пристроях схем зчитування, в залежності від параметрів ІЧ-фотодіодів та фонового випромінювання. Застосування схем зчитування для обробки інформації з КРТ ІЧ-фотодіодів, працюючих в діапазоні 8 - 12 мкм, обумовлює необхідність роботи з фоновими сигналами значної інтенсивності.Розроблені елементи конструкції схеми зчитування на основі ПЗЗ для багатоелементних ІЧ фотоприймачів, проведено оптимізацію їх параметрів та технологій виготовлення, з метою їх використання для роботи при кріогенних температурах, що дозволило розробити і виготовити ряд кремнієвих мікросхем пристроїв зчитування, які забезпечують ефективну обробку сигналів навіть у випадку значних фонових засвіток та недосконалих ІЧ фотодіодів.