基于CMOS工艺的双结深CTIA荧光传感器.pdf

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1、第27卷第2期传感技术学报V01．27No．22014年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSFeb．2014Double．JunctionCTIAFluorescenceSensorBasedonCMoSProcessSHIZhaoxia，ZHUDazhong(1．CollegeofInformationEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310023，China2．Collegeo，。InformationEngineer

2、ing，ZhejiangUniversity，Hangzhou310013，China)Abstract：P／Nwell／Psubstructuredouble—junctionphotodiodeisproposedbasedonstandardCMOSprocess．Thephotoelectricresponsemodelofdouble-junctionphotodiodesensorisestablished．MATLABsimulationisusedtocomparethephotoelectricrespons

3、esensitivityofsingleanddouble—junctionphotodiode．3TandCTIAactivepixelcircuitaredesignedrespectivelyfordouble-junctionphotodiode，andrealizedwith0．5txmCMOSprocess，thepixelsizeis100m×100LLm．ThephotoelectricconversioncharacteristicsofactivepixelcircuitiStestedunderdiffe

4、rentil．1uminationintensity．Thepeaksensitivityofdouble-junctionphotodiodeis0．59A／W@440nm，andthephotoelectricconversionsensitivityofdouble-junctionwith3Tpixelis42V／(1ux·S)，whilephotoelectricconversionsensitivityofdouble-junctionwithCTIApixelis2243V／(1ux·S)．Theresultss

5、howthatthephotoelectricsensorhashigherphotoelectricconversionsensitivitytoweaklightwithdouble—junctionandCTIAstructure．Thisphotoelectricsensorcanbeusedinenvironmental，biologicalandmedicalfluorescencedetection．Keywords：fluorescencesensor；double-junctionphotodiode；CMO

6、S；CTIAEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．02．001基于CMOS工艺的双结深CTIA荧光传感器术施朝霞，朱大中(1．浙江工业大学信息学院，光纤通信与信息工程研究所，杭州310023；2．浙江大学信息学院微电子与光电子研究所，杭州310013)摘要：基于标准CMOS工艺设计了P／Nwell／Psub双结深光电二极管，建立了双结深光电二极管的光电响应模型，并用MATLAB仿真比较了单、双结光电二极管的光电响应灵敏度。针对双结深光电二极管分别设计了3T和CTIA有源像素电路

7、，单个像素尺寸为100m×100m，采用0．5mCMOS工艺实现。实验测试了在不同光强下有源像素电路的光电转换特性。双结深光电二极管的峰值灵敏度为0．59A／W@440nfl，双结深的3T像素光电转换灵敏度为42V／(1ux·S)，双结深的CTIA像素光电转换灵敏度为2243V／(1ux·S)。结果表明，采．}爿双结深的CTIA光电传感电路对微弱的光具有更高的光电转换灵敏度，可以应用在环境、生物、医学荧光检测中。关键词：荧光传感器；双结深光电二极管；CMOS；CTIA中图分类号：TN491；TP211文献标识码：A文章编号：1

8、004—1699(2014)O2—0153一O5荧光是一种光致发光现象，荧光分析是利用被测器、处理电路等。传统的检测方法光路上的损失测样品的受激荧光参数对物质的特性进行定性或定对微弱的荧光影响大，光学仪器和光路需要足够高量分析的方法，荧光分析的选择性强、灵敏度高，可的灵敏度和