이차원 마이크로볼로미터 FPA를 위한 이 단계 바이어스 전류 억제 방식을 갖는 픽셀 단위의 전류 미러 신호취득 회로

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황치호;우두형
Hwang, Chi Ho;Woo, Doo Hyung

  • 투고 : 2015.08.20
  • 심사 : 2015.10.29
  • 발행 : 2015.11.25

초록

본 연구를 통해서 초점면 배열 이차원 마이크로볼로미터를 위한 픽셀 단위의 신호취득 회로를 연구하였다. 높은 응답도와 긴 적분시간을 갖는 픽셀 단위의 구조를 위해 이 단계 바이어스 전류 억제 방식을 갖는 전류 미러 입력회로를 제안하였다. 제안하는 회로는 $0.35-{\mu}m$ 2-poly 4-metal CMOS 공정을 이용하여 설계했고, 마이크로볼로미터의 배열 크기는 $320{\times}240$이며 픽셀 크기는 $50{\mu}m{\times}50{\mu}m$이다. 제안하는 이 단계 바이어스 전류 억제 방식은 넓은 보정 범위에서 충분히 작은 보정 오차를 보이며, 설계 파라미터를 조정하여 보정 범위와 보정 오차를 간단히 최적화할 수 있다. 제안하는 회로는 높은 응답도와 1 ms 이상의 긴 적분시간을 갖기 때문에 회로의 잡음등가온도차(NETD)를 26 mK까지 개선할 수 있고, 이는 기존회로의 잡음등가 온도차인 67 mK에 비해 매우 개선된 수치이다.

키워드

Uncooled infrared detector;microbolometer;readout integrated circuit;current mode background suppression

참고문헌

  1. E. Mounier, "Microbolometers for thermography and night vision markets," Proc. SPIE, Vol. 7930, pp. 79300E-1-79300E-6, Feb. 2011.
  2. Y. S. Kim, et al, "Uncooled microbolometer arrays with high responsivity using meshed leg structure", IEEE Photonics Tech. Letters, Vol. 25, No. 21, pp. 2108-2110, Nov. 2013. https://doi.org/10.1109/LPT.2013.2281623
  3. D. Jakonis, C. Svensson and C. Jansson, "Readout architectures for uncooled IR detector arrays," Sensors and Actuators, Vol. 84, pp. 220-229, 2000. https://doi.org/10.1016/S0924-4247(00)00313-7
  4. P. W. Kruse, Uncooled infrared imaging arrays and systems, Semiconductors and semimetals, Vol. 47, pp. 47-45, 1997.
  5. B. H. Kim and H. C. Lee, "Smart TDI readout circuit for long-wavelength IR detector", Electron. Lett., Vol. 38, pp. 854-855, 2002. https://doi.org/10.1049/el:20020621
  6. M. W. Ng, Y. H. Chee, and Y. P. Xu, "On-chip compensation of dark current in infrared focal plane arrays", Circuits and Systems, IEEE international symposium on, Vol. 3, pp. 6-9, 2001.
  7. B. Hu, P. Li, A. W. Ruan and D. M. Lin, "Design and verification of 160 x 120 bolometer ROIC", Computational Problem-Solving, IEEE international conference on, pp. 275-278, 2011.
  8. S. L. Liu, et al, "A design of readout circuit for 384x288 uncooled microbolometer infrared focal plane array", Solid-State and Integrated Circuit Technology, IEEE international conference on, pp. 1-3, 2012.

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 가톨릭대학교, 한국연구재단