[实用新型]一种可同时测定光源波长及光强的CMOS集成电路

说明书

可同时测定光源波长及光强的CMOS集成电路，包括掩埋双PN结光电二极管传感单元(1)、单结光电流提取放大电路(2)、双结光电流提取放大电路(3)、单结光电流差分放大电路(4)、高灵敏电流电压转换电路(5)、第一单结光电流对数电压转换电路(6)、第二单结光电流对数电压转换电路(7)、电压差分电路(8)。本实用新型利用垂直堆叠的不同结深PN结光电二极管的光电流与光波长及光强的依赖关系，通过对不同结深PN结光电二极管电流求比值和求和的两种处理方法，可同时测定光源的波长及光强，实现了对未知光源的多参数单片检测。

技术领域

本实用新型涉及的一种可同时测定光源波长及光强的CMOS集成电路。

背景技术

掩埋CMOS双PN结光电二极管，由两个垂直堆叠的不同深度的二极管构成。不同深度的PN结二极管的光电流产生与入射光的波长有关，且垂直堆叠的不同深度的两个二极管的光电流比值与入射光波长呈线性关系，可用于对光源波长的测定。另外PN结二极管的光电流大小可用来测定光源的光强，采用掩埋CMOS双PN结光电二极管并联输出结构，可以提高光强测定的灵敏度。

采用标准CMOS工艺可将掩埋CMOS双PN结光电二极管传感单元与信号处理电路集成，信号处理电路可对PN结光电二极管产生的电流进行放大提取、差分、求和、电流比值转换成电压输出、电流转换成电压输出。

现有的基于掩埋双PN结光电二极管的集成电路可实现对光波长或光照强度的单一参数测量，后续信号处理电路比较简单，无法满足对同一光源多参数测量的要求。

发明内容

本实用新型要克服现有技术的上述缺点，提供一种可同时测定光源波长及光强的CMOS集成电路。

本实用新型利用垂直堆叠的不同结深PN结光电二极管的光电流与光波长及光强的依赖关系，通过对不同结深PN结光电二极管电流求比值和求和的两种处理方法，可同时测定光源的波长及光强，实现了对未知光源的多参数单片检测。

本实用新型阐述的一种可同时测定光源波长及光强的CMOS集成电路，由掩埋双PN结光电二极管传感单元1、单结光电流提取放大电路2、双结光电流提取放大电路3、单结光电流差分放大电路4、高灵敏电流电压转换电路5、第一单结光电流对数电压转换电路6、第二单结光电流对数电压转换电路7、电压差分电路8，共8个模块组成。

所述掩埋双PN结光电二极管传感单元1第一输出端1b1与单结光电流提取放大电路2输入端2a相连，第二输出端1b2与双结光电流提取放大电路3输入端3a相连；

掩埋双PN结光电二极管传感单元1由由浅PN结光电二极管D1和深PN结光电二极管D2组成，所述光电二极管D1与所述光电二极管D2共阴极连接，并引出第二输出端1b2，所述光电二极管D2阳极接地，所述光电二极管D1阳极引出第一输出端1b1；

所述单结光电流提取放大电路2输入端2a与掩埋双PN结光电二极管传感单元1第一输出端1b1相连，第一输出端2b1与单结光电流差分放大电路4输入端4a相连，第二输出端2b2与第一单结光电流对数电压转换电路6输入端6a相连；

单结光电流提取放大电路2由NMOS管N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和PMOS管P1、P2组成；所述PMOS管P1源极接电源VDD，漏极接所述NMOS管N1漏极，所述NMOS管N1栅漏短接，源极接地，所述PMOS管P2源极接所述PMOS管P1栅极，并作为输入端2a，栅极接所述PMOS管P1漏极，所述NMOS管N4、N5、N7源极短接并接地，所述NMOS管N4栅漏短接，并与所述NMOS管N5、N7的栅极相连，所述NMOS管N2栅漏短接，并与所述NMOS管N3、N6的栅极相连，所述NMOS管N2漏极与所述PMOS管P2漏极相连，源极与所述NMOS管N4栅极相连，所述NMOS管N3漏极作为第一输出端2b1，源极与所述NMOS管N5漏极相连，所述NMOS管N6漏极作为第二输出端2b2，源极与所述NMOS管N7漏极相连；