以4T PPD(4个晶体管的钳位光电二极管)型CMOS图像传感器为研究对象,开展注量为1×10 ¹¹,3×10 ¹¹,5×10 ¹¹,7×10 ¹¹,1×10 ¹² neutron/cm ²的中子辐照下损伤模拟的研究,建立CMOS图像传感器的器件模型和不同注量中子辐照后位移损伤的缺陷模型;采用相关双采样技术测量由亮到暗连续两帧时序脉冲下浮置节点(FD)的输出值,建立测量电荷转移损失(CTI)的模拟方法;获得CTI随中子辐照注量的变化关系,分析CTI随中子累积注量的变化规律,结合中子辐照效应实验验证中子辐照诱发CTI退化的理论模拟计算结果的有效性。研究结果表明,CMOS图像传感器的位移损伤敏感区域为空间电荷区域,中子辐照后会在空间电荷区中引入位移损伤缺陷,这些缺陷通过不断俘获和发射载流子,使信号电荷不能快速转移到FD中,造成电荷转移损失;电荷转移损失随着中子辐照注量的增加而增大,二者在一定范围内呈线性关系。

利用532 nm连续激光辐照以东芝TCD1200D型线阵CCD为图像传感器的扫描相机进行实验，在相机输出视频中发现了光斑拖尾的现象，拖尾有限长、全饱和并且仅在光斑一侧。分析排除了光分布造成拖尾的可能原因。其单侧、有限长的特点不符合像素溢出或漏光造成的拖尾，而与转移损失造成的拖尾一致。但其全饱和的特点，不符合目前转移损失率的常数模型。针对当前体沟道CCD的内部结构和工作原理，提出了一种转移损失率随电荷量变化的模型，对新发现的全饱和单侧拖尾进行了解释。