[发明专利]快照红外传感器

说明书

本发明涉及一种红外传感器，包括按行和按列并置的像素(11)的组装件，各像素集成成像用微测辐射热计(R_ac)和积分器组装件，该积分器组装件包括：晶体管(N4)，其被组装为放大器；以及电容器(C_int)，其在输出节点(No)和积分节点(Ne)之间以反馈形式组装在所述晶体管上；所述积分节点连接到略读晶体管(P1)，所述略读晶体管(P1)与偏移到所述像素(11)外部的略读控制晶体管(P1b)作为电流镜进行操作，根据至少一个热化微测辐射热计的温度来控制流经所述略读控制晶体管的略读电流(I_cm)，所述电流镜组装件使得能够将流经所述略读控制晶体管的所述略读电流发送到所述积分节点上，以使得所述电容器对流经所述成像用微测辐射热计的电流(I_ac)与所述略读电流之间的差进行积分。

技术领域

本发明涉及所谓的“非冷却型”红外成像领域中的红外辐射的传感器。该传感器集成了形成红外图像的像素的测辐射热检测器的组装件。本发明更精确地涉及使得能够借助于集成在各像素中的读出电路来瞬时捕获像素的快照红外传感器。

本发明特别有利地适用于提高红外传感器的频率分辨率或抑制拖曳效应。

背景技术

在所谓的“非冷却型”红外检测器领域，不同于需要在极低温度(通常是液氮的温度)进行操作的被称为“量子检测器”的检测装置，已知使用能够在环境温度进行操作(也就是说，不需要冷却到极低温度)的对红外辐射敏感的元件的单维或二维阵列。

非冷却型红外检测器传统上使用被称为“测温”或“测辐射热”的合适材料的物理量根据其温度的变化。最常见的是，该物理量是所述材料的随温度变化很大的电阻率。检测器的敏感单位元件或“微测辐射热计”通常采用膜状物的形式，各膜状物包括测温材料层，并且经由具有高热阻的支撑臂悬挂在通常由硅制成的基板上方，悬挂的膜状物的阵列通常被称为“视网膜”。

这样的膜状物特别地实现吸收入射辐射的功能、将所吸收的辐射的功率转换成热功率的功能、以及将所生成的热功率转换成测温材料的电阻率的变化的测温功能，这样的功能可由一个或多个不同的元件来实现。此外，膜状物的支撑臂也是导电的并且连接到其测温层。

用于膜状物的测温元件的顺序寻址和偏置的部件以及用于形成以视频格式可用的电信号的部件通常形成在膜状物悬挂于上方的基板中。基板和集成的部件共同被称为“读出电路”。

为了补偿检测器的温度漂移，通常实现的解决方案在于在用于形成与成像用微测辐射热计(由于对入射的电磁辐射敏感因此被如此命名)的温度有关的信号的电子电路中放置焦平面温度(FPT)补偿元件，该FPT补偿元件本身是测辐射热的，也就是说其电行为跟随基板温度，但保持对辐射实质不敏感。

该结果例如是借助于由对基板具有低热阻的构造提供的测辐射热结构、以及/或者通过使这些结构掩蔽在对热辐射不透明的屏蔽件之后所获得的。这种补偿元件的实现还具有消除源自于成像或“有源”微测辐射热计的所谓的共模电流中的大部分的优点。

图1是现有技术的无温度调节的测辐射热检测器10或者“无TEC”检测器的电气图，该测辐射热检测器10或者“无TEC”检测器包括共模补偿结构。图2是为了形成共模补偿检测器的微测辐射热计的读取信号所实现的电路的电气图。这种检测器例如在以下文献中进行了描述：“Uncooled amorphous silicon technology enhancement for 25μm pixelpitch achievement”；E.Mottin等人，红外技术及应用XXVIII，国际光学工程学会，第4820E卷。

检测器10包括相同的单位测辐射热检测元件14或“像素”的二维阵列12，各单位测辐射热检测元件14或“像素”包括采用诸如前面所述等的悬挂在基板上方的膜状物的形式的敏感的电阻式微测辐射热计16，该电阻式微测辐射热计16具有电阻R_ac。