宽谱光源对CMOS阵列电串扰的影响

赖莉萍; 付博; 张蓉竹

宽谱光源对CMOS阵列电串扰的影响

1.
四川大学电子信息学院,四川成都 610064;
2.
中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳 621900

基金项目:

四川省教育厅创新团队资助项目（13TD0048）

详细信息

作者简介:
赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

通讯作者: 张蓉竹(1975-),女,教授,博士,主要从事光学精密检测及光电子技术方面的研究。Email:zhang_rz@scu.edu.cn

中图分类号: TN211

Effect of broadband sources on electrical crosstalk of CMOS array

1.
School of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 610064,China;
2.
Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,Mianyan 621900,China

摘要: CMOS阵列探测器中，像素单元间的串扰会影响其成像质量。为了解不同光源对CMOS电串扰的影响，针对CMOS图像传感器的电串扰特性建立了一个分析模型，结合CMOS图像传感器的工作原理定量计算了单色光、宽谱光源入射条件下的电串扰特性。分析结果表明CMOS图像传感器的电串扰随单色光波长、宽谱光源谱宽和中心波长的增大而增大，但中心波长与单色光波长相同的宽谱光源，其对电串扰的影响大于单色光。辐照功率为600 W，单色光波长为1 064 nm，电串扰大小约为50.611 mV；宽谱光源中心波长为1 064 nm，谱宽为400 nm时，电串扰的大小约为50.914 mV，相比于单色光电串扰增加了约0.303 mV。
- 宽谱光源 /
- 阵列探测器 /
- CMOS图像传感器 /
- 电串扰
Abstract: The crosstalk between the pixel units is the key parameter for the imaging quality of CMOS array detector. The mathematical analysis model of the electrical crosstalk was established in order to explore the influence of different light sources on the electrical crosstalk of CMOS. Furthermore, the characteristics of electrical crosstalk under the illumination of monochromatic light and broadband sources were also numerically simulated. The results show that, the electrical crosstalk increases with the increase of the wavelength of monochromatic light, as well as the spectrum bandwidth and the center wavelength of broadband sources. Moreover, the impact of broadband sources on the electrical crosstalk is greater than monochromatic light when their center wavelengths are the same. The electrical crosstalk for the monochromatic light with the radiation power of 600 W and the wavelength of 1 064 nm is about 50.611 mV, and the electrical crosstalk for broadband source with the spectrum bandwidth of 400 nm is about 50.914 mV in the same radiation power and wavelength. Consequently, the electrical crosstalk of broadband source increased by about 0.303 mV compared to the monochromatic light.
- broadband sources /
- array detector /
- CMOS image sensors /
- electrical crosstalk

[1]	Brouk I, Nemirovsky Y. Characterization of crosstalk between CMOS photodiodes[J]. Solid-State Electrnics, 2002, 46(1):53-59.
[2]	Shcherback I, Yadid Pecht O. CMOS APS photoresponse and crosstalk optimization analysis for scalable CMOS technologies[C]//11th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems. New York:Institute of Electrical and Electronics Engineers Computer Society, 2004:153-155.
[3]	Shcherback I, Danov T, Yadid Pecht O. A comprehensive CMOS APS crosstalk study:Phooresponse model, technology, and design trends[J]. IEEE, 2004, 51(12):2033-2041.
[4]	Shcherback I, Yadid-Pecht O. Photoresponse analysis and pixel shape optimization for CMOS active pixel sensors[J]. Trans Electron Devices, 2003, 50(1):12-18.
[5]	Shcherback I, Yadid Pecht O. CMOS APS crosstalk characteri-zation via a unique submicron scanning system[J]. Trans Electron Devices, 2003, 50(9):1994-1997.
[6]	Tseng Chien Hsien, Wuu Shou Gwo. Crosstalk improvement technology applicable to 0.14m CMOS image sensor[C]//Electron Devices Meeting IEDM Technical Digest:IEEE International, 2004:997-1000.
[7]	Schacham S E, Finkman E. Recombination mechanisms in p-type HgCdTe:Freezeout and background flux effects[J]. Journal of Applied Physics, 1985, 57(6):2001-2009.
[8]	Yan Yu, Qin Chen, Long Wen. Spatial optical crosstalk in CMOS image sensors integrated with plasmonic color filters[J]. Optics Express, 2015, 23(17):21994-22003.
[9]	Aull B F, Schuette D R, Young D J. A study of crosstalk in a 256256 photon counting imager Based on silicon geiger-mode avalanche photodiodes[J]. IEEE, 2014, 15(4):2123-2132.
[10]	Ning Yonghui, Guo Yongfei, Qu Lixin, et al. Radiometric calibration and pixel data real-time processing of multi-tip TDICCD[J]. Opt Precision Eng, 2015, 23(10):2952-2961. 宁永慧, 郭永飞, 曲利新, 等. 多通道时间延迟积分CCD辐射标定和像元实时处理[J]. 光学精密工程, 2015, 23(10):2952-2961.
[11]	Zhang Jianmin, Feng Guobin, Yang Pengling, et al. Thermal issues of photoconductive HgCdTe detector in mid-infrared laser parameter measurement[J]. Opt Precision Eng, 2015, 23(1):22-30. (in Chinese)张检民, 冯国斌, 杨鹏翎, 等. 碲镉汞光导探测器在中红外激光测量中的热问题[J]. 光学精密工程, 2015, 23(1):22-30.
[12]	Chen Jun, Wang Qingsong. Recent progress of infrared upconversion device based on the integration of OLED[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1):17-27. (in Chinese)陈俊, 王青松. 基于OLED显示单元的红外上转换器件研究进展[J]. 中国光学, 2015, 8(1):17-27.
[13]	Yang Mingyu. Detecting of photoelectric peeping devices based on active laser detection[J]. Chinese Optics, 2015, 8(2):255-262. (in Chinese)杨名宇. 利用激光主动探测技术实现光电窥视设备检测[J]. 中国光学, 2015, 8(2):255-262.
[14]	Shi Yanli, Guo Qian, Li Long, et al. Visible-extended InP/InGaAs wide spectrum response infrared detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(11):3177-3180. (in Chinese)史衍丽, 郭骞, 李龙,等. 可见光拓展InP/InGaAs宽光谱红外探测器[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(11):3177-3180.
[15]	Kang Bingxin, Cai Yi, Wang Lingxue, et al. Technologies of performance improvement for platinum silicide infrared focal plane array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3):742-748. (in Chinese)康冰心, 蔡毅, 王岭雪,等. 硅化铂红外焦平面探测器性能改进技术分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3):742-748.

[1]	郭思彤, 邱开放, 王文艳, 李国辉, 翟爱平, 潘登, 冀婷, 崔艳霞. Au/TiO₂复合纳米结构增强热电子光电探测器宽谱响应性能 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220464-1-20220464-11. doi: 10.3788/IRLA20220464
[2]	王玺, 赵楠翔, 张永宁, 王毕艺, 董骁, 邹岩, 雷武虎, 胡以华. 2.79 μm中红外激光对CMOS图像传感器的辐照效应研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230168-1-20230168-7. doi: 10.3788/IRLA20230168
[3]	温佳起, 卞进田, 李欣, 孔辉, 郭磊, 吕国瑞. 激光干扰和损伤CMOS图像传感器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230269-1-20230269-15. doi: 10.3788/IRLA20230269
[4]	严明, 白琼, 李刚, 李斌康, 杨少华, 郭明安, 张雪莹. 瞬态成像模式下高帧频CMOS图像传感器性能研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210694-1-20210694-9. doi: 10.3788/IRLA20210694
[5]	朱孟真, 刘云, 米朝伟, 魏靖松, 陈霞, 田方涛, 冯苏茂, 王赛. 复合激光损伤CMOS图像传感器实验研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210537-1-20210537-7. doi: 10.3788/IRLA20210537
[6]	管雯璐, 谭逢富, 侯再红, 秦来安, 何枫, 张巳龙, 吴毅. 探测器阵列靶散射取样衰减单元设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210150-1-20210150-8. doi: 10.3788/IRLA20210150
[7]	张鹏, 曹乾涛, 董航荣, 赵鑫, 孙佳文, 吴斌, 刘红元. 大面元太赫兹热释电探测器 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190338-20190338-6. doi: 10.3788/IRLA20190338
[8]	冯婕, 李豫东, 文林, 郭旗. CMOS图像传感器辐射损伤导致星敏感器性能退化机理 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190555-20190555-7. doi: 10.3788/IRLA20190555
[9]	马林东, 李豫东, 郭旗, 文林, 周东, 冯婕. 不同偏置状态下4T-CMOS图像传感器的总剂量辐射效应 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1017002-1017002(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1017002
[10]	李金洪, 邹梅. 低照度CMOS图像传感器设计与实现 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 720002-0720002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0720002
[11]	王景楠, 聂劲松. 超连续谱光源辐照可见光CMOS图像传感器的实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106004-0106004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106004
[12]	冯婕, 李豫东, 文林, 郭旗. CMOS传感器辐射损伤对视觉位姿测量系统性能的影响机制 . 红外与激光工程, 2017, 46(S1): 69-73. doi: 10.3788/IRLA201746.S117002
[13]	邹梅, 陈楠, 姚立斌. 包含交流耦合CTIA与数字CDS的CMOS图像传感器设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120002-0120002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0120002
[14]	汪洋, 刘大福, 徐勤飞, 王妮丽, 李雪, 龚海梅. 不同结构红外光导探测器组件光串分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 404001-0404001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0404001
[15]	付轶帆, 吴剑, 何宏辉. 偏振成像系统中的面阵CMOS传感器非线性校正 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 633001-0633001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0633001
[16]	周彦平, 谢小龙, 刘洋, 靳浩, 于思源. CMOS图像传感器电子辐照实验的研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520006-0520006(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0520006
[17]	庞淼, 周山, 吴娟, 荣健, 高学燕, 胡晓阳. 激光强度时空分布测量漫散射取样衰减技术研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3213-3217.
[18]	邱伟成, 王睿, 许中杰, 程湘爱. 基于CTIA的PV-HgCdTe线阵近红外激光响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1394-1398.
[19]	董建婷, 杨小乐, 董杰. 面阵CMOS图像传感器性能测试及图像处理 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3396-3401.
[20]	王华, 曹剑中, 王华伟, 郭惠楠, 赵晓冬, 刘广森. 基于估计方法的CMOS图像传感器列固定模式噪声校正方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1928-1932.

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宽谱光源对CMOS阵列电串扰的影响

作者简介:
赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

通讯作者: 张蓉竹(1975-),女,教授,博士,主要从事光学精密检测及光电子技术方面的研究。Email:zhang_rz@scu.edu.cn

Effect of broadband sources on electrical crosstalk of CMOS array

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宽谱光源对CMOS阵列电串扰的影响

1. 四川大学电子信息学院,四川成都 610064;

2. 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳 621900

作者简介:
赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

通讯作者: 张蓉竹(1975-),女,教授,博士,主要从事光学精密检测及光电子技术方面的研究。Email:zhang_rz@scu.edu.cn

English Abstract

Effect of broadband sources on electrical crosstalk of CMOS array

1. School of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 610064,China;

2. Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,Mianyan 621900,China

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作者简介: 赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

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宽谱光源对CMOS阵列电串扰的影响

1. 四川大学 电子信息学院,四川 成都 610064; 2. 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川 绵阳 621900

作者简介: 赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

通讯作者: 张蓉竹(1975-),女,教授,博士,主要从事光学精密检测及光电子技术方面的研究。Email:zhang_rz@scu.edu.cn

English Abstract

Effect of broadband sources on electrical crosstalk of CMOS array

1. School of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 610064,China; 2. Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,Mianyan 621900,China

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作者简介:
赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

1. 四川大学电子信息学院,四川成都 610064;

2. 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳 621900

作者简介:
赖莉萍(1991-),女,硕士,主要从事光电子技术方面的研究。Email:lailiping_ll@sina.cn

1. School of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 610064,China;

2. Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,Mianyan 621900,China