非制冷红外焦平面阵列制造技术

本申请提供一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。本申请提供的非制冷红外焦平面阵列，巧妙的设计了选择开关，保证两行像元单元电路可以同时被选中并且独立工作，不互相干扰，能够同时读取两行像元单元电路的数据，将积分时间和行时间加倍，显著降低探测器的NETD，满足大阵列、高帧频、高性能应用的要求。

【技术实现步骤摘要】
非制冷红外焦平面阵列
本专利技术涉及红外成像
，尤其涉及一种非制冷红外焦平面阵列。
技术介绍
目前，非制冷红外成像技术在军事、工农业、医学、天文等领域有着重要的应用。作为非制冷红外成像技术核心的红外焦平面阵列，包括红外探测器阵列和读出电路两部分。其中，微测辐射热计焦平面阵列(FocalPlaneArray，简称FPA)具有较高的灵敏度，是应用最广泛的一种非制冷红外焦平面阵列，其工作原理是热敏材料吸收入射的红外辐射后温度改变，从而引起自身电阻值的变化，通过测量其电阻值的变化探测红外辐射信号的大小。微测辐射热计普遍采用微机械加工技术制作的悬臂梁微桥结构。桥面沉积有一层具有高电阻温度系数(TemperatureCoefficientofResistance，简称TCR)的热敏材料，桥面由两条具有良好力学性能并镀有导电材料的桥腿支撑，桥腿与衬底的接触点为桥墩，桥墩电学上连接到微测辐射热计下的硅读出电路(ReadoutIntegratedCircuit，简称ROIC)上。通过桥腿和桥墩，热敏材料连接到读出电路的电学通道中，形成一个对温度敏感并连接到读出电路上的像素单元。敏感像素单元又称为敏感微测辐射热计，与之对应的有两种盲微测辐射热计，其中一种桥面与衬底热学短路，温度恒等于衬底温度，称为热学短路微测辐射热计；另一种是结构与敏感微测辐射热计完全相同，但是被遮挡了，所以不能感应目标辐射，称为被遮挡微测辐射热计。利用这两种盲微测辐射热计可以有效抵消敏感像素单元阻值随衬底温度变化带来的输出电压波动，实现无TEC(ThermoElectricCooler，热电制冷器)功能。读出电路的作用则是完成微测辐射热计信号的处理和读出，读出电路对红外成像系统的性能有重要影响。近年来，用户对红外焦平面阵列探测器组件的要求越来越高，阵列规模越来越大，即使阵列规模达到2048×1536仍然希望帧频可以保持在60Hz，并且希望NETD不要明显增加。这就增大了设计难度。阵列扩大、帧频不变的条件下，必须增加积分时间和行时间才能保证NETD(NoiseEquivalentTemperatureDifference，噪声等效温差)足够低，这就要求读出电路需要同时对多行微测辐射热计像元进行积分。
技术实现思路
在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于现有技术的上述缺陷，本申请的目的之一是提供一种非制冷红外焦平面阵列，以解决现有的要求读出电路需要同时对多行微测辐射热计像元进行积分的问题。根据本申请的一个方面，提供一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。本申请提供的非制冷红外焦平面阵列，巧妙的设计了选择开关，保证两行像元单元电路可以同时被选中并且独立工作，不互相干扰，能够同时读取两行像元单元电路的数据，将积分时间和行时间加倍，显著降低探测器的NETD，满足大阵列、高帧频、高性能应用的要求。附图说明为了进一步阐述本专利技术的以上和其他优点和特征，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。应当理解，这些附图仅描述本专利技术的典型示例，而不应看作是对本专利技术的范围的限定。在附图中：图1为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的一种实施方式的结构示意图；图2为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列中奇数行和偶数行同时工作的另一种实施方式的结构示意图；图3为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列中奇数行和偶数行同时工作的又一种实施方式的结构示意图；图4为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的一种实施方式的结构示意图；图5为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的另一种实施方式的结构示意图；图6为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的又一种实施方式的结构示意图；图7为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的一种实施方式的结构示意图；图8为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的另一种实施方式的结构示意图；图9为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列的工作时序的一种实施方式的示意图；附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目的，例如符合与系统业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。根据本专利技术，介绍一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。分别连接到第一读出电路的其中一行像元单元电路与连接到第二读出电路的其中一行像元单元电路可以同时导通，与像元电阻连接的选通开关与该像元电阻对应的节点开关同时导通，在此不作限定，只要需要同时被读取数据的两个像元单元电路能够同时导通即可。如图1所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的一种实施方式的结构示意图。作为本申请的第一个实施例，根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。

【技术特征摘要】
1.一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。2.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，每列所述像元单元电路中的奇数行连接到所述第一读出电路，每列所述像元单元电路中的偶数行连接到所述第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的所述奇数行中的一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的所述偶数行中的一行所述像元单元电路的数据被同时读取。3.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，每列所述像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行连接到所述第一读出电路，每列所述像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行连接到所述第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的所述奇数行和偶数行中的一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的奇数行和偶数行中的一行所述像元单元电路的数据被同时读取。4.根据权利要求2所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，所述像元单元电路分为多个像元单元组；其中每个所述像元单元组包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，所述奇数行像元单元电路包括奇数行像元电阻、奇数行选通开关，所述偶数行像元单元电路包括偶数行像元电阻、偶数行选通开关，所述奇数行像元单元电路和所述偶数行像元单元电路共同连接到第一节点开关。5.根据权利要求4所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，所述奇数行像元电阻通过奇数行选通开关连接到所述第一读出电路的输入端；所述偶数行像元电阻通过偶数行选通开关连接到所述第二读出电路的输入端；所述第一节点开关的一端连接到所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的公共连接端，其另一端连接到检测电压；其中，所述像元单元组之间通过所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的一端相互连接。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭果，李煜，翁博元，李中伟，马丽丽，郭健海，
申请(专利权)人：北方广微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11