1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 半导体研究所, 北京 100083
设计并实现了一种高精度低噪声运算放大器。提出了一种基极电流消除技术, 补偿了输入对管基极电流, 有效地降低了运算放大器的输入偏置电流, 从而能够通过提高输入对管的集电极电流来减小输入噪声电压, 实现了较低的运算放大器总等效输入噪声。同时, 采用集电极-发射极电压补偿电路, 消除了厄利效应的影响, 提高了电路精度。电路采用36 V互补双极工艺流片, 测试结果表明, 芯片的失调电压为6.94 μV, 在1 kHz下的电压噪声密度为5.6 nV/Hz, 电流噪声密度为0.9 pA/Hz。
运算放大器 互补双极工艺 基极电流消除 高精度 低噪声 operational amplifier complementary bipolar process base current cancellation high precision low noise
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 半导体研究所, 北京 100083
设计并实现了一种电流型温度传感芯片。分析了测温原理和厄利效应对测温精度的影响, 提出了一种集电极-发射极电压补偿电路, 利用一组电流镜和匹配电阻将输出电流和温度之间的传递函数线性化, 提高了芯片的线性度和测温精度。设计了反向偏置保护电路, 增大芯片可承受的反向电压。芯片采用40 V互补双极工艺设计并流片。测试结果表明, 芯片在-55～150 ℃温度区间内的非线性误差为±02 ℃, 测温精度小于±03 ℃。
温度传感芯片 互补双极工艺 线性度 反向偏置保护 测温精度 temperature sensor chip complementary bipolar process linearity reverse bias protection temperature measurement accuracy
1 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，北京 100083
提出了一种用于单光子雪崩二极管图像传感器的超高速目标定位处理器。它由一个处理阵列，一个Y特征向量生成器和一个位置计算器组成，能够进行噪声减除和目标定位处理。设计了一种省略了乘法和减法运算的高斯滤波和背景减除法，降低了计算复杂度和硬件资源消耗，并显著地提高了处理速度。整个处理器在FPGA开发板上实现，实验结果表明，该处理器能够以100 000 帧/s的速度实时处理128×128分辨率的脉冲图像，并定位其中的运动物体。本文提出的处理器架构同样可用于其他脉冲图像传感器。
目标定位 现场可编程 单光子雪崩二极管 背景减除 高斯滤波 Object location FPGA SPAD Background subtraction Gaussian filter 光子学报
2022, 51(11): 1104001
光学 精密工程
2022, 30(12): 1452
1 西南交通大学 信息科学与技术学院 信息量子技术实验室, 成都 610031
2 西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
3 东华大学 理学院 光子学实验室, 上海 201620
为了对未知脉冲所含的光子数进行标定, 针对不同光子数的光脉冲在超导环境下, 微波动态电感探测器(MKID)作用时, 测量系统输出的信号差异性, 采用平均区间取值法和迭代法分别进行标定, 并进行了理论分析和实验验证。结果表明, MKID能够在低温测量系统中对未知1550nm单脉冲光的光子数进行识别; 经过数据处理后得到平均光子数分别为1.98和1.81; 其中平均区间取值法标定光子数过程较为简单, 迭代法有待继续探索。这一结果对单脉冲光子数检测是有帮助的。
量子光学 光子数可分辨探测器 微波动态电感单光子探测器 光子数标定 超导低温测量系统 quantum optics photon number distinguishable detector microwave dynamic inductance single photon detecto photon number calibration superconducting cryogenic measurement system
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 半导体研究所, 北京 100083
提出了一种检测微小电容信号的可配置的电容-电压转换电路。该电路由电容补偿电路、电荷积分电路、采样保持电路、低通滤波和缓冲器组成。使用调制解调的电容检测方法, 实现了电容-电压转换。仿真结果表明, 电容分辨率为1.70 aF/Hz, 输出电压信号与电容差成正比, 确定系数R2为0.999 99。电路中的积分电容值、放大增益、补偿电容和带宽均可以通过编程灵活设定。该电容-电压转换电路可用于MEMS及其他电容式传感器。
电容传感器 电容-电压转换电路 可配置 电容分辨率 capacitive sensor capacitance-to-voltage converter programmable capacitance resolution
云南北方光电仪器有限公司, 云南 昆明 650114
随着军用红外光学仪器的发展, 对红外光学镀膜元件耐环境性能的要求越来越高。以波段在 8～12.m的 Ge、ZnS、ZnSe镀增透膜样品为对象进行红外增透膜湿热雨林气候环境适应性研究。以外观质量、重量、光谱透射比等为评价指标进行环境适应性评价, 得出以下结果: 经过 3年湿热雨林气候环境试验, 红外增透膜出现了不同程度损伤, 损伤模式主要为变色和脱膜; 随着试验时间的延长, 变色越来越严重, 变色区域越来越大; 重量出现先减少后增加的现象, 光谱透射比出现少量下降; 经过 3年的湿热雨林气候环境试验后, 红外增透膜均已失效。
红外增透膜 湿热雨林 环境适应性 infrared antireflection films humid hot rain forest environmental adaptability
1 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心, 北京 100083
面向微光环境的高时间分辨成像需求, 基于CMOS图像传感器工艺, 设计并仿真验证了一种具有三角形状梯度掺杂且浮置扩散区域中置的超快电荷转移大尺寸光电二极管(PPD)像素器件。它通过N埋层掺杂形状和梯度掺杂设计增强光生电荷传输路径的电势梯度, 加速光生电荷从N埋层感光区域向电荷存储区域的转移。同时通过对传输管沟道的梯度掺杂, 减小了沟道反弹电荷的水平, 有效提升了光生电荷转移效率。仿真结果表明, 三角形枝状的圆形像素器件在30000个电荷的情况下, 在电荷转移效率达到99.9%时, 电荷转移时间为1ns, 同时其反弹电荷水平在1e-以下。该PPD像素器件可用于微光环境下的高时间分辨率成像。
PPD像素器件 大尺寸像素器件 超快电荷转移 高时间分辨率 PPD pixel device large-size pixel device ultra-fast charge transfer high time resolution
1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 国营第二九八厂，云南昆明 650114
对有机电致发光二极管（ Organic Light-Emitting Diode，OLED）微型显示器件进行 90℃、80℃、 70℃的高温贮存试验，获得产品的失效数据。基于威布尔分布模型，采用最小二乘法进行参数估计，对失效数据分析，获得 OLED微型显示器件失效分布函数。应用经典可靠性理论，计算产品在 90℃、 80℃、70℃的特征寿命、可靠寿命及平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）。采用 Arrhenius模型，依据 90℃、80℃、70℃的贮存特征寿命，获得常温下产品的贮存特征寿命。分析结果表明，该方法合理、简便、有效，数据结果可以进一步应用到推导产品常温贮存寿命。
威布尔分布模型 失效分布函数 可靠性 特征寿命 可靠寿命 Arrhenius模型 Weibull distribution model, failure distribution f MTBF
1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 国营第二九八厂，云南昆明 650114
采用投样试验方法，对磷酸盐玻璃滤光片在万宁热带海洋环境及西双版纳热带雨林环境分别进行自然环境暴露试验，对在两种环境条件下试验的滤光片进行表面形貌观察、腐蚀失重量变化统计及腐蚀速率研究，分析不同环境条件下滤光片的腐蚀特性。试验结果表明，滤光片在热带雨林和热带海洋环境暴露腐蚀规律基本一致，但滤光片在热带海洋环境下的腐蚀速率大于热带雨林环境下的，且相同试验环境下未镀膜的滤光片比镀保护膜MgF2 的滤光片腐蚀速率更大。
滤光片 热带海洋 热带雨林 失重量 腐蚀速率 phosphate glass, filter, tropical ocean, tropical
