Infrared focal planes in intrinsic semiconductors

Longo, J.T.; Cheung, D. T.; Andrews, A. M.; Wang, C.C.; Tracy, John M.

doi:10.1109/t-ed.1978.19062

Cited by 76 publications

(16 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…This limited their applicability in hybrid configurations with sili− con multiplexers. Differences in TEC between the readout and detector structure can lead to failure of the indium bonds after repeated thermal cycling from room temperature to the cryogenic temperature of operation [62]. Figure 17 shows dependence of the thermal expansion coefficient of PbTe, InSb, HgTe and Si on temperature.…”

Section: Post-war Activitymentioning

confidence: 99%

History of infrared detectors

Rogalski

2012

Opto-Electronics Review

428

207

View full text Add to dashboard Cite

This paper overviews the history of infrared detector materials starting with Herschel’s experiment with thermometer on February 11th, 1800. Infrared detectors are in general used to detect, image, and measure patterns of the thermal heat radiation which all objects emit. At the beginning, their development was connected with thermal detectors, such as thermocouples and bolometers, which are still used today and which are generally sensitive to all infrared wavelengths and operate at room temperature. The second kind of detectors, called the photon detectors, was mainly developed during the 20th Century to improve sensitivity and response time. These detectors have been extensively developed since the 1940’s. Lead sulphide (PbS) was the first practical IR detector with sensitivity to infrared wavelengths up to ∼3 μm. After World War II infrared detector technology development was and continues to be primarily driven by military applications. Discovery of variable band gap HgCdTe ternary alloy by Lawson and co-workers in 1959 opened a new area in IR detector technology and has provided an unprecedented degree of freedom in infrared detector design. Many of these advances were transferred to IR astronomy from Departments of Defence research. Later on civilian applications of infrared technology are frequently called “dual-use technology applications.” One should point out the growing utilisation of IR technologies in the civilian sphere based on the use of new materials and technologies, as well as the noticeable price decrease in these high cost technologies. In the last four decades different types of detectors are combined with electronic readouts to make detector focal plane arrays (FPAs). Development in FPA technology has revolutionized infrared imaging. Progress in integrated circuit design and fabrication techniques has resulted in continued rapid growth in the size and performance of these solid state arrays.

show abstract

Section: Post-war Activitymentioning

confidence: 99%

History of infrared detectors

Rogalski

2012

Opto-Electronics Review

428

207

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Digital imager architectures are dominated by in-pixel readout stages containing analog-integrator preamplification and a posterior sampler-and-hold. In the case of large IR staring-FPAs, straightforward input topologies like source follower per detector (SFD) [31][32][33][34][35], direct injection (DI) [36][37][38][39] and gate modulation input (GMI) [31,40] are still popular because of their compactness and reduced power consumption [19]. Other complex circuit techniques like buffered direct injection (BDI) [36,41] and capacitive transimpedance amplifier (CTIA) [42][43][44]39] offer higher performance by providing excellent bias control, high injection efficiency, linearity and lower noise figures.…”

Section: Readout Techniquesmentioning

confidence: 99%

Low-Power CMOS Digital Pixel Imagers for High-Speed Uncooled PbSe IR Applications

Margarit¹

2017

Springer Theses

View full text Add to dashboard Cite

Certifiquen ResumLa present tesi doctoral descriu la recerca i el desenvolupament d'una nova tecnologia monolítica d'imatgeria infraroja de longitud d'ona mitja (MWIR), no refrigerada i de baix cost, per a usos industrials d'alta velocitat. El treball pren el relleu dels últims avenços assolits pel soci industrial NIT S.L. en el camp dels detectors MWIR de PbSe depositats en fase vapor (VPD), afegint-hi coneixement fonamental en la investigació de noves tècniques de disseny de circuits VLSI analògics i mixtes pel desenvolupament del dispositiu integrat de lectura unit al detector pixelat.Es parteix de la hipòtesi que, mitjançant l'ús de les esmentades tècniques de disseny, les tecnologies CMOS estàndard satisfan tots els requeriments operacionals del detector VPD PbSe respecte a connectivitat, fiabilitat, funcionalitat i escalabilitat per integrar de forma econòmica el dispositiu. La càmera PbSe-CMOS resultant ha de consumir molt baixa potència, operar a freqüències de kHz, exhibir bona uniformitat, i encabir els píxels actius CMOS de lectura en el pitch compacte del pla focal de la imatge, tot atenent a les particulars característiques del detector: altes relacions de corrent d'obscuritat a senyal, elevats valors de capacitat paràsita a l'entrada i dispersions importants en el procés de fabricació.Amb la finalitat de complir amb els requisits previs, es proposen arquitectures de sensors de visió de molt baix acoblament interpíxel basades en l'ús d'una matriu de pla focal (FPA) de píxels actius exclusivament digitals. Cada píxel sensor digital (DPS) està equipat amb mòduls de comunicació d'alta velocitat, autopolarització, cancel·lació de l'offset, conversió analògica-digital (ADC) i correcció del soroll de patró fixe (FPN). El consum en cada cel·la es minimitza fent un ús exhaustiu del MOSFET operant en subllindar.L'objectiu últim és potenciar la integració de les tecnologies de sensat d'imatge infraroja (IR) basades en PbSe per expandir-ne el seu ús, no només a diferents escenaris, sinó també en diferents estadis de maduresa de la integració PbSe-CMOS. En aquest sentit, es proposa investigar un conjunt complet de blocs funcionals distribuïts en dos enfocs paral·lels: viii• Dispositius d'imatgeria MWIR "Smart" basats en frames utilitzant noves topologies de circuit DPS amb correcció de l'FPN en guany i offset. Aquesta línia de recerca exprimeix el pitch del detector per oferir una programabilitat completament digital a nivell de píxel i plena funcionalitat amb compensació de la capacitat paràsita d'entrada i memòria interna de fotograma.• Dispositius de visió MWIR "Compact"-pitch "frame-free" en base a un novedós esquema d'integració analògica en el DPS i diferenciació temporal configurable, combinats amb protocols de comunicació asíncrons dins del pla focal. Aquesta estratègia es concep per permetre una alta compactació del pitch i un increment de la velocitat de lectura, mitjançant la supressió del filtrat digital intern i l'assignació dinàmica de l'ample de banda a cada píxel de l'FPA. Aquest treball ha cond...

show abstract

“…For an ideal system, with increasing the voltage V G , when the injection efficiency h I nearly rea− ches unity, for the readout−integrated current we have I In »I ph , and the value of D*, limited by the photodiode current noise Q 3 , coincides with the theoretical limit of detectivity in BLIP operation (D BLIP * ). In the latter case, the characterristics of IR FPAs based on DI readout circuits can be evaluated using the generally accepted simplifications [2,3]. For multi−element IR FPAs, it is significant that the detectivity D* and the current I In at V G > 1.22 V are almost independent of V G .…”

Section: Inmentioning

confidence: 99%