本文關(guān)鍵詞：CMOS太赫茲探測器的優(yōu)化設(shè)計研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：太赫茲技術(shù)被認(rèn)為是改變未來世界的十大技術(shù)之一,在醫(yī)學(xué)成像、安全檢查、寬帶通信、雷達(dá)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。利用集成電路制造技術(shù),開發(fā)低成本的CMOS太赫茲探測器件是未來實現(xiàn)太赫茲技術(shù)實用化的重要途徑。本文結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀,從晶體管傳感器結(jié)構(gòu)出發(fā),分析了影響晶體管太赫茲響應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù),設(shè)計了兩種新型的CMOS結(jié)構(gòu)用于太赫茲傳感；在設(shè)計基礎(chǔ)上,利用0.18μm集成電路工藝制造了帶電學(xué)天線的CMOS探測器,研究了其探測性能,在不增加工藝成本的條件下,獲得了高響應(yīng)(Rv)和低噪聲等效功率(NEP)的CMOS太赫茲探測器,為進(jìn)一步實現(xiàn)高響應(yīng)的片上太赫茲探測器開辟了新的方法。本論文的主要成果包括兩個方面：1.利用TCAD仿真設(shè)計了非自對準(zhǔn)和環(huán)柵兩種優(yōu)化CMOS結(jié)構(gòu),進(jìn)一步利用0.18gm集成電路工藝集成了基于兩種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的CMOS太赫茲探測器。實驗結(jié)果表明：使用兩種新型CMOS結(jié)構(gòu)均顯著提高探測器對太赫茲信號的響應(yīng)。與自對準(zhǔn)FET結(jié)構(gòu)相比,非自對準(zhǔn)FET結(jié)構(gòu)探測器的Rv提高了156%,NEP降低了69%；而環(huán)柵CMOS結(jié)構(gòu)探測器的Rv提高了100%,NEP降低了42%。2.設(shè)計了折疊式共源共柵低噪聲放大器,帶寬為17kHz,開環(huán)增益為69.8dB,相位裕度為60度；進(jìn)一步設(shè)計了LDO電流驅(qū)動電路,該電路可以由外部編程電阻控制驅(qū)動電流大小,最大可為CMOS探測器提供10μA的驅(qū)動電流。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲 MOSFET 探測器 非自對準(zhǔn) 環(huán)柵 放大器 驅(qū)動電流
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN432
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 太赫茲技術(shù)及應(yīng)用9-11
• 1.2 太赫茲探測器11-12
• 1.3 CMOS太赫茲探測器研究進(jìn)展12-13
• 1.4 本文主要內(nèi)容13-14
• 參考文獻(xiàn)14-16
• 第二章 CMOS太赫茲探測器16-36
• 2.1 CMOS太赫茲探測器工作原理16-23
• 2.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)分析16-20
• 2.1.2 非準(zhǔn)靜態(tài)分析20-23
• 2.2 CMOS尺寸對傳感器性能的影響23-27
• 2.2.1 CMOS柵長對電壓響應(yīng)的影響23-26
• 2.2.2 CMOS柵寬對電壓響應(yīng)的影響26-27
• 2.3 帶電波天線的CMOS探測器27-34
• 2.3.1 電波天線27-29
• 2.3.2 CMOS傳感器的輸入阻抗29-33
• 2.3.3 CMOS太赫茲探測器設(shè)計33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 參考文獻(xiàn)35-36
• 第三章 CMOS太赫茲傳感器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化36-57
• 3.1 源極寄生電容分析36-40
• 3.1.1 MOSFET器件結(jié)構(gòu)及電容模型36-38
• 3.1.2 源極寄生電容對MOSFET傳感器性能的的影響38-40
• 3.2 非自對準(zhǔn)MOSFET結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗證40-48
• 3.2.1 非自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計40-43
• 3.2.2 非自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的工藝制備及版圖43-45
• 3.2.3 非自對準(zhǔn)MOSFET探測器性能表征和討論45-48
• 3.3 環(huán)柵MOSFET結(jié)構(gòu)的設(shè)計及驗證48-55
• 3.3.1 環(huán)柵MOSFET結(jié)構(gòu)設(shè)計49-50
• 3.3.2 環(huán)柵MOSFET結(jié)構(gòu)的3D-TCAD模擬50-52
• 3.3.3 環(huán)柵MOSFET探測器性能表征和討論52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-57
• 第四章 片上太赫茲探測器的電路設(shè)計57-73
• 4.1 前置放大器設(shè)計57-65
• 4.1.1 放大器設(shè)計指標(biāo)57-58
• 4.1.2 運算放大器基本結(jié)構(gòu)58-60
• 4.1.3 折疊式共源共柵放大器設(shè)計60-63
• 4.1.4 放大器的仿真與版圖設(shè)計63-64
• 4.1.5 與套筒式共源共柵放大器比較64-65
• 4.2 片上LDO驅(qū)動電路設(shè)計65-71
• 4.2.1 漏端驅(qū)動電流對探測器響應(yīng)的影響65-68
• 4.2.2 LDO結(jié)構(gòu)驅(qū)動電路設(shè)計68-69
• 4.2.3 驅(qū)動電路仿真結(jié)果和討論69-71
• 4.3 本章小結(jié)71-72
• 參考文獻(xiàn)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-74
• 5.1 總結(jié)73
• 5.2 展望73-74
• 碩士期間成果74-75
• 致謝75-76

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