转换增益是微光CMOS图像传感器的重要参数，转换增益的提高有助于提升图像传感器的信噪比，进而提升灵敏度和成像质量。由于转换增益与像素的寄生电容成反比关系，为有效提升转换增益，提出了一种基于自对准技术的4管有源像素寄生电容的二维物理模型。该模型建立了像素寄生电容与注入条件之间的关系，其中包括注入剂量、注入能量和复位电压，该模型的计算结果与TCAD仿真结果具有较高的一致性，二者之间的方差小于0.0028 fF²，验证了该模型的准确性。该模型能应用于高性能图像传感器尤其是高灵敏度微光图像传感器的设计和优化中。

为了评估电荷耦合器件（CCD）在空间科学探测以及航天卫星成像等空间辐射环境中应用的可靠性，揭示了CCD转换增益以及线性饱和输出等重要性能参数的退化机制及其实验规律。辐照实验在质子回旋加速器上进行，质子能量为60 MeV和100 MeV，质子注量分别为1×10¹⁰ cm^-2、5×10¹⁰ cm^-2和1×10¹¹ cm^-2。将CCD的主要性能参数在两个不同能量质子辐照后进行比较，实验结果表明，CCD的性能参数对质子辐照产生的电离损伤和位移损伤非常敏感，辐照后转换增益和线性饱和输出明显下降，且暗信号尖峰和暗电流明显增大。此外，分析了质子辐照CCD诱发的电离损伤和位移损伤，给出了CCD性能参数退化与质子辐照能量和注量的变化关系曲线。

通过分析互补性氧化金属半导体(CMOS)相机的信号传递模型, 建立了CMOS相机信号与噪声间的传递函数模型, 推导了相机输出图像信号与图像噪声间的线性关系。搭建了相机性能参数测试系统, 对CMOS相机的转换增益、最大信噪比、时域暗噪声进行了测试, 并将实测值与指标值进行了对比。研究结果表明, 所提测试方法能较精确地测出相机的性能参数, 适用于大部分型号相机光电参数的测试。

针对EMVA 1288标准测试辐照后互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的重要性能参数(光子转移曲线和转换增益)适用范围受限的问题, 提出了针对辐照后CMOS图像传感器光子转移曲线和转换增益的改进的测试方法。该方法通过调整测试条件, 限制辐照后CMOS图像传感器的暗电流和暗电流非均匀性噪声, 求解出辐照后正确的器件性能参数, 从而直观地得知辐照所引起的器件性能变化。利用该方法进行了实验测试, 结果显示: 辐照导致转换增益比辐照前退化了7.82%。依据此结果分析了辐照导致光子转移曲线和转换增益退化的机理, 认为转换增益的退化是由于质子辐射引起的电离效应和位移效应导致暗电流、暗电流非均匀性增大所致。本文为掌握CMOS图像传感器的空间辐射效应提供了理论基础。

为了对4管像素结构CMOS图像传感器的空间应用提供可靠性指导, 对4管像素结构的CMOS图像传感器进行了－40～80 ℃的变温实验, 着重分析了样品器件的转换增益、满阱容量、饱和输出和暗电流等参数随温度的变化规律。实验结果表明, 随着温度的升高, 样品器件的转换增益从0.026 54 DN/e下降到0.023 79 DN/e,饱和输出从4 030 DN下降到3 396 DN, 并且暗电流从22.9 e·pixel－1·s－1增长到649 e·pixel－1·s－1。其中器件转换增益的减小应主要归因于载流子迁移率随温度升高而下降使得像素后端读出电路增益降低; 饱和输出的降低则是因为转换增益的降低, 因为转换增益随温度变化对饱和输出的影响要大于满阱容量随温度变化对饱和输出的影响。

对Ka频段三端器件漏极混频器电路进行了分析和优化设计.由三端器件小信号S参数和直流特性测试值拟合出该器件非线性等效电路模型和参数;采用谐波平衡和变换矩阵分析法推导出漏极混频器变频增益,由此优化设计混频器电路.实验测试结果射频为27.4GHz、本振为33.4GHz/10dBm,获得变频增益为4dB.